Resumo: A partir do início dos anos 2000, as redes de distribuição de energia elétrica passaram por grandes mudanças em sua estrutura com a adoção das inovações associadas ao termo smart grids, ou pela expressão, sistemas modernos de distribuição (de energia elétrica). Essas inovações modificaram as características do problema de redução de perdas técnicas através de reconfigurações das redes primárias distribuição. Ao mesmo tempo, os novos equipamentos permitem amplificar os benefícios das mudanças recentes na estrutura dos serviços de distribuição de energia elétrica, abrindo muitas possibilidades de contribuições sobre o melhor uso desses equipamentos. As investigações desta Tese concentram-se inicialmente na abordagem do problema de redução de perdas técnicas por reconfigurações das redes primárias de distribuição, com as mudanças de características causadas por gerações distribuídas e possibilidade de armazenamento. Em pesquisas complementares, as investigações desdobram-se na otimização de políticas de uso de baterias com critérios adicionais. A Tese está organizada em quatro partes. A primeira parte apresenta uma visão geral das pesquisas, incluindo a discussão e contextualização dos artigos publicados em periódicos e de todas as iniciativas para divulgação da pesquisa. A segunda parte concentra-se nas contribuições para redução de perdas técnicas através de reconfigurações de redes modernas de distribuição. A terceira parte investiga a otimização da operação de sistemas de armazenamento de energia em baterias, considerando, além da redução das perdas técnicas, os critérios de peak shaving e arbitragem. A última parte faz uma síntese das contribuições e aponta caminhos para novas investigações. As contribuições descritas na segunda parte incluem formulações para o problema de otimização da redução de perdas por reconfigurações das redes modernas de distribuição, uma especialização do algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas (BRKGA) para abordagem dos problemas formulados, uma abordagem para lidar com as aleatoriedades causadas por injeções de energia de geradores com potências significativas, uma estratégia para análise de sensibilidade do efeito de um grande número de pequenas fontes distribuídas sobre as configurações ótimas e uma estratégia para definição de configurações ótimas em redes onde existe a possibilidade de armazenamento de energia em baterias. A terceira parte da Tese é dedicada a otimização da operação de sistemas de armazenamento de energia elétrica em baterias, considerando as inovações em regulação. Especificamente, investiga o compromisso entre a redução de perdas e os critérios de arbitragem e peak shaving, que permitem otimizar benefícios decorrentes das inovações em regulação. O estudo fornece as bases para abordar o problema e aponta novas investigações na área. A quarta parte faz uma síntese das contribuições e sugere desdobramentos Ver menos

Abstract: From the beginning of the 2000s, the electric power distribution networks underwent significant changes in their structure by adopting innovations associated with the term smart grids, or the expression of modern distribution systems (electric power). These innovations modified the characteristics of the problem of reducing technical losses by addressing the network reconfiguration problem. At the same time, the new equipment makes it possible to amplify the benefits of recent changes in the structure of electric power distribution services, opening up many possibilities for contributions to the best use of this equipment. The investigations in this Thesis initially focus on approaching the problem of reducing technical losses by addressing the network reconfiguration problem, with the changes in characteristics caused by distributed generations and the possibility of storage. In complementary research, the investigations consider other economic criteria for optimizing energy storage systems. The Thesis is organized in four parts. The first part presents an overview of the research, including the discussion and contextualization of articles published in journals and all initiatives for disseminating research. The second part focuses on contributions to reducing technical losses by addressing the network reconfiguration problem. The third part investigates optimizing the operation of battery energy storage systems, considering, in addition to loss reduction, the criteria of peak shaving and energy arbitrage. The last part summarizes the contributions and points out ways for further investigations. The contributions described in the second part include formulations for the problem of optimizing the reduction of technical losses by addressing the reconfigurations of modern distribution networks, a specialization of the genetic algorithm of biased random keys (BRKGA) to approach the formulated problems, an approach to deal with randomness caused by energy injections from a significant generation source, a strategy for sensitivity analysis of the effect of a large number of small distributed sources on the optimal configurations and a strategy for defining optimal configurations in networks where there is the possibility of battery energy storage. The third part of the Thesis is dedicated to optimizing the operation of battery energy storage systems, considering innovations in regulation. Specifically, it investigates the compromise between loss reduction and arbitrage and peak shaving criteria, which allow for optimizing benefits arising from innovations in regulation. The study provides the basis for addressing the problem and points to new investigations. The fourth part summarizes the contributions and suggests developments Ver menos