Smart Grid: la rete elettrica diventa intelligente

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1 Smart Grid: la rete elettrica diventa intelligente Alessandro Miotti Alessio Rubini Siemens ENERGY Distribution Energy Automation Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Roma ottobre 2009

2 Sommario La strada verso le smart grid: necessità di cambiamento Una nuova filosofia di rete Le sfide della nuova rete Smart grid: fattori di sviluppo Substation automation Communication solutions Substation automation. Case study: Isola di carico Communication solutions. Case study: PLC

3 La strada verso le smart grid: necessità di un cambiamento (1) Una possibile definizione: Soluzioni per la gestione dell intera catena dell energia elettrica che si rendano interpreti delle attuali e future necessità degli utenti e della comunità nella richiesta di reti flessibili e efficienti. La loro effettiva evoluzione è resa possibile dal connubbio di tecnologie esistenti ed emergenti, in termini di nuovi materiali, e delle recenti evoluzioni nel campo dell elettronica, dell IT e dei sistemi di controllo. WE NEED more reliability to more information. secure power supply by different sources. an answer to the ever increasing complexity of the electrical system. more flexibility to be able to follow new regulations. lessco 2! hardware improvement to optimize our grid utilizing new technologies.

4 La strada verso le smart grid: necessità di un cambiamento (2)

5 Una nuova filosofia di rete Un nuovo approccio alla gestione tecnica e di business della rete Monopolio Pochi produttori Investimenti centralizzati Prosumer Cost sharing Customer centric Consumer Consumer Consumer Distribuzione Consumer Prosumer Distribuzione Prosumer Trasmissione Trasmissione Produzione centralizzata Consumer Produttori Consumer Sistema centralizzato

6 Le sfide della nuova rete (1) Blackout, colli di bottiglia, congestione rete Reti di comunicazione eterogenee Sicurezza, efficienza, affidabilità Reti di comunicazione omogenee Transmission Difficoltà progettuali e realizzative Substation automation Plug and play Dispositivi primari non smart Monitoraggio e integrazione dispositivi primari Distribution

7 Le sfide della nuova rete (2) From Generazione centralizzata e consumo distribuito Gestione manuale delle situazione critiche Integrazione DER (Distribuited Energy Resources) e VPP (Virtual Power Plant) Auto-diagnostica e risoluzione automatica Transmission Basso utilizzo e controlo ei dati di consumo Analisi dati di consumo e gestione dei carichi Partecipazione passiva degli edifici/utenti Partecipazione attiva come prosumer Distribution

8 Smart grid: fattori di sviluppo Pianificazione risorse Business utenti e mercato Grid operation Plant operation Power grid Information and Communication Technology Smart Grid Information and Communication Technology Generation Transmission Distribution Consumption

9 Substation Automation Da Ingegneria complessa a Smart substation automation Obiettivi Riduzione costi operativi e di manutenzione Reliability Aumento sicurezza intrinseca grazie a telecontrollo e online information Flessibilità ed espandibilità Incremento affidabilità Flexibility Elementi chiave Interfacce standard di processo Standardizzazione delle comunicazioni e processi (orizzontale e verticale) Sistemi digitali, applicazioni intelligenti per analisi dela rete Accessibility Profitability

10 Substation Automation - caratteristiche Oggi - Sistemi in parte digitali (RTU e SAS) -Sistemidi comunicazione e protocolli eterogenei - Basse funzionalità e automazione - Ingegneria Hardware oriented - Informazione reattive Evoluzione - Automazione digitale - Standardizzazione - Totale integrazione dell Energy automation (ingegneria, comunicazione, sicurezza) Soluzioni e applicazioni di basso livello Smart Grid smart substation - Approccio Plug & play -Funzionidi automazione Selfhealing - Applicazioni intelligenti - Informazioni online (operative e non operative)

11 Substation Automation - configurazione Integrazione dispositivi attraverso IEC process bus Control center IEC To be harmonized IEC 61970* IEC Firewall Router Communication to other substatons* IEC61850 station bus IED IED IEC (Ethernet) Protection & Control IEC61850 process bus Digital instrument transformer data via IEC CT VT Merging unit CBC x Circuit breaker controller

12 Communication network solutions (1) From Rete di comunicazione e protocolli eterogenei To Reti di comunicazione e protocolli omogenei tra tutti I componenti e livelli Obiettivi Monitoraggio online e controllo degli asset della rete Reliability Integrazione degli smart meter e della generazione distribuita Sviluppo nuovo modello di business: comunicazione fino al cliente finale Incremento affidabilità e standarizzazione Elementi chiave Banda sufficiente fra singoli terminali Dispositivi IP/Ethernet Utilizzo di protocolli standard Flessibilità e semplicità di accesso alla rete di comunicazione Flexibility Accessibility Profitability

13 Communication network solutions (2) Soluzioni IP SDH/PDH Powerline carrier e dispositivi di teleprotezione Soluzioni Wireless La comunicazione End to End è elemento chiave per la costruzione della smart grid per le Power Utilities

14 Automazione di stazione Case study: Isola di carico urbana (1) Luogo: centro Italia Anno: 2008 Oggetto: interconnessione di una centrale alla rete nazionale. Caratteristiche salienti: In linea con gli indirizzi del Gestore della Rete è il primo progetto italiano fatto per mettere in isola un area urbana, mirando ad assicurare la continuità di servizio alle utenze cittadine; Nota: sono utilizzate e sperimentate da tempo le isole di carico sui soli insediamenti industriali con significativa autoproduzione interna.

15 Automazione di stazione Case study: Isola di carico urbana (2) Per condizioni di rete perturbata, guasti in rete AT o anomalie interne che non determinino il blocco dei gruppi di generazione, la C.le partecipa al piano di difesa nazionale della rete elettrica attuando le seguenti filosofie funzionali: Funzionamento in isola di carico Mantenimento dei propri servizi ausiliari Black Start up Disponibilità alla riaccensione di rete

16 Comunication Case study: Trasmissione PLC (Power Line Carrier) Luogo: centro Italia Anno: 2009 Oggetto: Sperimentazione sistema di comunicazione PLC. Caratteristiche salienti: Sperimentazione (in corso) PLC su rete MT per trasmissione banda larga e telecontrollo siti afferenti a rete elettrica. Estensione della rete: circa 18 km Tipologie di cabine: - primarie - secondarie - nodali - smistamento - utente

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