Dipartimento di Ingegneria Navale, Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni Via Opera Pia, 11a Genova Sito

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1 Unità di GENOVA Info Università Università degli Studi di Genova Dipartimento Indirizzo Dipartimento di Ingegneria Navale, Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni Via Opera Pia, 11a 1145 Genova Sito Responsabile di Unità Stefano Massucco Responsabile web Federico Silvestro Composizione Cognome Ruolo Adinolfi Francesco Dottorando Baccino Francesco Post Dott. Bagnasco Andrea Assegnista/contrattista Barillari Luca Assegnista/contrattista Bonfiglio Andrea Assegnista/contrattista Boveri alessandro Dottorando Bracco Stefano Ricercatore a tempo determinato brignone Massimo Assegnista/contrattista Conte Francesco Post Dott. D'Agostino Fabio Dottorando Delfino Federico Professore Associato Invernizzi Marco Professore Ordinario Massucco Stefano Professore Ordinario Morini Andrea Ricercatore Pampararo Fabio Assegnista/contrattista Procopio Renato Ricercatore Saccomanno Fabio Professore Ordinario Fuori Ruolo Saviozzi Matteo Dottorando Silvestro Federico Professore Associato Vinci Andrea Assegnista/contrattista

2 Temi di ricerca Produzione e Fonti Rinnovabili 1 - Gestione e controllo di sorgenti rinnovabili anche in presenza di accumulo La ricerca ha sviluppato metodologie di controllo avanzato (Model Predictive Control) per la generazione rinnovabile al fine di rendere possibile la partecipazione di queste sorgenti alla fornitura di servizi di rete (regolazione di frequenza da parte della generazione distribuita). Si sono infine sviluppati e validati modelli per sistemi di accumulo innovativi. [1] F. Baccino, F. Conte, S. Grillo, S. Massucco, and F. Silvestro, An Optimal Model-Based Control Technique to Improve Wind Farm Participation to Frequency Regulation, IEEE Trans. Sustainable Energy, vol., no. 3, pp , Jul. 2015, DOI: /TSTE , ISSN: [2] F. Adinolfi, F. Conte, S. Massucco, A. Pitto, F. Silvestro, Dynamic Models for Distributed Energy Resources in a Microgrid environment, IEEE RTSI, 1-18 September 2015, Turin Italy [3] F. Baccino, F. Conte, S. Grillo, S. Massucco, F. Silvestro, Coordinated contribution of wind turbines to frequency regulation by model predictive control, in: 2014 IFAC - International Federation of Automatic Control World Congress (IFAC WC2014), Cape Town, South Africa, August 2014 [4] F. Baccino, M. Marinelli, P. Nørgård, F. Silvestro, Experimental Testing Procedures and Dynamic Model Validation for Vanadium Redox Flow Battery Storage System, Journal of Power Sources, 15 May 2014, vol. 254, pp Produzione e Fonti Rinnovabili 2 - Definizione di algoritmi di ottimizzazione per l'utilizzo di risorse fotovoltaiche nelle reti di media tensione per il miglioramento dell'efficienza energetica e della qualità del servizio Definizione di architetture di controllo su più livelli in cui il controllore centrale definisce i riferimenti dei controllori locali con l'obiettivo di ottimizzare specifici indicatori di efficienza energetica piuttosto che di qualità rappresentativi dell'intero impianto. A. Bonfiglio, M. Brignone, F. Delfino, R. Procopio, "Optimal Control and Operation of Grid-Connected Photovoltaic Production Units for Voltage Support in Medium Voltage Networks", vol. 5, no. 1, pp , IEEE Trans. on Sustainable Energy, DOI: /TSTE , A. Bonfiglio, F. Delfino, M. Invernizzi, R. Procopio, P. Serra, An approximate methodology to verify the compliance of large photovoltaic power plants to system operator, steady-state requirements, Volume 127, 11 June 2015, Article number 4337, Pages 80-92, Electric Power Systems Research, DOI: /j.epsr Trasmissione e Super Grid 1 - Modellistica delle linee di trasmissione e analisi dei disturbi indotti dovuti a fulminazioni Realizzazione di modelli cosiddetti full-maxwell per la valutazione della risposta di linee elettriche aeree di lunghezza finita a campi elettromagnetici esterni, in particolare del tipo LEMP (Lightning ElectroMagnetic Pulse). M. Brignone, F. Delfino, R. Procopio, M. Rossi, "An Equivalent Two-Port Model for a Transmission Line of Finite Length Accounting for High-Frequency Radiation Effects", Volume 5, Issue, December 2014, Article number , Pages , IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility DOI: /TEMC Brignone, M., Delfino, F., Procopio, R., Girdinio, P., Regularization techniques for the high-frequency electromagnetic field coupling problem with terminated lines, 13 March 2015, 21p, Journal of Engineering Mathematics, DOI: /s Brignone, M., Delfino, F., Procopio, R., Rossi, M., Rachidi, F., A semi-analytical formula for the evaluation of the indirect lightning performance of overhead power lines, 2014 International Symposium on Electromagnetic Compatibility, EMC Europe 2014; September 2014, DOI: /EMCEurope

3 Trasmissione e Super Grid 2 - Valutazione della sicurezza e risk assessment per i sistemi elettrici inclusi aspetti di interoperabilità Sviluppo di strumenti integrati in piattaforme di calcolo per la sicurezza dei sistemi elettrici con metodi deterministici e probabilistici. Studi di reti con sistemi HVDC e grandi quantità di rinnovabili, considerando il contributo alla sicurezza del carico. Per un progetto Europeo, analisi e simulazioni del rischio di eventi anche catastrofici per reti di trasmissione valutando aspetti di interoperability ICT-sistema elettrico. [1] E. Ciapessoni, D. Cirio, S. Massucco, A. Pitto, F. Silvestro, Risk-based security and control framework for power system operation under significant amounts of HVDC-connected wind power generation, International Review of Electrical Engineering (IREE), June 2015, ISSN [2] F. Adinolfi, E. Ciappessoni, D. Cirio, A. Pitto, S. Massucco, M. Saviozzi, F. Silvestro, An Innovative Probabilistic Methodology for Net Transfer Capacity Evaluation, Powertech 2015, Eindowen [3] D. Cirio, E. Ciappessoni, A. Pitto, S. Massucco, F. Silvestro A Novel Approach to Account for Uncertainty and Correlations in Probabilistic Power Flow, IEEE ISGT Europe Oct. 2014, Istanbul [4] E. Ciapessoni, D. Cirio, S. Grillo, S. Massucco, A. Pitto, and F. Silvestro, An Integrated Platform for Power System Security Assessment Implementing Probabilistic and Deterministic Methodologies, IEEE System Journal, vol. 7, no. 4, pp , December 2013, ISSN: Distribuzione e Smart Grid 1 - Reti elettriche di distribuzione attive in presenza di rinnovabili, accumulo e controllo del carico. Sviluppo di un DMS Distribution Management System e di funzioni di gestione e controllo. L attività, finanziata dal MSE Ricerca di Sistema (in collaborazione tra gli altri con l Unità di Bologna), ha realizzato di un DMS interagente con i sistemi SCADA, per gestire mediante algoritmi avanzati - problemi di ottimizzazione, controllo dei flussi di potenza e tensione, servizi ausiliari da RES e carico. Sono presenti tre siti Pilota: Area Sperimentale ENEL, Livorno; Rete elettrica AMAIE, Sanremo; RES, accumulo e controllo carico, Università di Genova. [1] F. Adinolfi, F. D Agostino, S. Massucco, M. Saviozzi, F. Silvestro, Advanced Operational Functionalities for a Low Voltage Microgrid Test Site, IEEE PES General Meeting, 2-30 July 2015 Denver, USA [2] F. Adinolfi, G. M. Burt, P. Crolla, F. D Agostino, M. Saviozzi, F. Silvestro, Distributed Energy Resources Management in a Low Voltage Test Facility, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 2014 [3] S. Bianchi, A. Borghetti, S. Massucco, F. Napolitano, C.A. Nucci, M. Pentolini, G. Petretto, S. Scalari, F. Silvestro, G. Troglio, G. Viano, Development and Validation of Innovative Methods and Tools for the Management of Active Distribution Networks: the SmartGen project, Medpower 2014, Athens 2-5 November 2014 [4] F. Pilo, S. Jupe, F. Silvestro, C. Abbey, A. Baitch, B. Bak-Jensen, C. Carter-Brown, G. Celli, K. El Bakari, M. Fan, P. Georgilakis, T. Hearne, N. Ochoa, G. Petretto, J. Taylor, Planning and Optimization Methods for Distribution Systems, Technical Brochure WG C.19, pp , 201 Distribuzione e Smart Grid 2 - Ottimizzazione e controllo di microreti in bassa tensione Esercizio di una infrastruttura sperimentale-dimostrativa di poligenerazione denominata Smart Polygeneration Microgrid (SPM) e realizzazione di un edificio intelligente, totalmente automatizzato e connesso alla SPM, denominato Sustainable Energy Building (SEB) Le linee di ricerca riguardanti SPM/SEB comprendono essenzialmente quattro ambiti: Planning. Scheduling Modellistica dei componenti con software dedicati (DiGSilent/NEPLAN Analisi di stabilità e controllo della frequenza con rete in isola S. Bracco, F. Delfino, F. Pampararo, M. Robba, M. Rossi, The University of Genoa Smart Polygeneration Microgrid Test- Bed Facility: the Overall System, the Technologies and the Research Challenges, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 18 (2013), pp , Elsevier, London, ISSN: , doi:10.101/j.rser S. Bracco, F. Delfino, F. Pampararo, M. Robba, M. Rossi, A Mathematical Model for the Optimal Operation of the University of Genoa Smart Polygeneration Microgrid: Evaluation of Technical, Economic and Environmental Performance Indicators, Energy, vol. 4, pp , 2014, Elsevier, London, doi:10.101/j.energy Delfino, F., Minciardi, R., Pampararo, F., Robba, M., A multilevel approach for the optimal control of distributed energy resources and storage, IEEE Transactions on Smart Grid, Volume 5, Issue 4, July 2014, Article number , Pages , DOI: /TSG

4 Distribuzione e Smart Grid 3 - Active Demand ruolo attivo del carico nella gestione e controllo di reti elettriche di distribuzione La ricerca ha riguardato lo sviluppo di metodologie avanzate (Model Predictive Control) e la loro applicazione per la gestione flessibile di carichi di tipo termico per controllo delle reti elettriche. Sono state effettuate applicazioni su diverse reti e tipologie di utenze. E stato realizzato un brevetto su un algoritmo sw di controllo del carico embedded in interruttore BT. [1] E. Ciappessoni, D. Cirio, F. Conte, S. Massucco, F. Silvestro, Demand Side Response for frequency control in regional power system, IEEE 5th International Conference on?clean Electric Power (ICCEP)??Taormina, Sicily Italy,1-18 June 2015 [2] F. Baccino, S. Grillo, S. Massucco, F. Silvestro, Management strategy for unbalanced LV distribution network with electric vehicles, heat pumps and domestic photovoltaic penetration, IEEE General Meeting, 2014, July 2014 [3] F. Baccino, F. Conte, S. Grillo, S. Massucco, F. Silvestro, Frequency Regulation by Management of Building Cooling Systems through Model Predictive Control, PSCC, Aug [4] A. Fidigatti, E. Ragaini, F. D Agostino, M. Saviozzi, F. Silvestro, Smart Management of Demand in Naval Application: Prospects and Technologies for Distributed Control of Loads IEEE Electric ship Technologies Symposium, Virginia, June 2015 [5] F. Silvestro, N. Hatziargyriou, F. Pilo, G. Pisano, G. Petretto, et alii, Demand Side Integration Aspects in Active Distribution Planning, CIRED 2013, Stockholm Distribuzione e Smart Grid 4 - Impatto dell auto elettrica (PEV Plug-in Electric Vehicle) su reti di distribuzione L attività (svolta in collaborazione con l Unità di Milano) ha riguardato lo sviluppo e la validazione di un algoritmo per la ricarica intelligente dei veicoli nel rispetto dei vincoli di rete utilizzando un algoritmo OPF (Optimal Power Flow). La validazione di tale algoritmo è stata effettuata tramite l utilizzo di simulazioni di tipo Monte Carlo. [1] F. Baccino, S. Grillo, S. Massucco, F. Silvestro, A Two-Stage Margin-Based Algorithm for Optimal Plug-in Electric Vehicles Scheduling, Smart Grid, IEEE Transactions on, vol. no.99, 2014 [2] S. Rahimi, D. Steen, S. Massucco, F. Silvestro, K. Zhu, Evaluating the Use of DMS advanced Functions to Reduce the Impact of Plug-In Electric Vehicles on Distribution Systems, EVTeC and APE Japan on May 24, 2014 [3] S. Rahimi, k. Zhu, S. Massucco, F. Silvestro, D. Steen, 'Using the Advanced DMS Functions to Handle the Impact of Plug- In Electric Vehicles on Distribution Networks, IEEE International Electric Vehicle Conference, Florence, Italy - December 1-19, 2014 [4] F. Baccino, S. Grillo, F. Silvestro, S. Massucco, Optimal Charging Strategy Algorithm for PEVs: a Monte Carlo validation IEEE International Electric Vehicle Conference, Florence, Italy - December 1-19, 2014 [5] F. Baccino, S. Grillo, F. Silvestro, S. Massucco, G. Mauri, P. Mora, An Aggregator for Demand Side Management at Domestic Level Including PEVs, IEEE International Electric Vehicle Conference, Florence, Italy - December 1-19, 20 Utilizzazione 1 - Sistemi di monitoraggio in tempo reale, di load-forecasting e di controllo dei consumi elettrici con strumenti dell intelligenza artificiale. Il monitoraggio e il controllo dei carichi in tempo reale è sviluppato con architetture integrate che dalla misura sviluppano con sistemi di supporto alle decisioni strategie di controllo per ottimizzare la gestione energetica di sistemi ed impianti. Applicazioni: distribuzione in MT/BT dell Ateneo Genovese; grandi edifici commerciali e sistemi a bordo di navi. Si sono sviluppati strumenti per la previsione del carico a breve termine basati su reti neurali artificiali. [1] A. Bagnasco, F. Fresi, M. Saviozzi, F. Silvestro, A. Vinci, Electrical Consumption Forecasting in Hospital Facilities An Application Case, Elsevier Energy & Buildings Journal, 2015, doi: /j.enbuild [2] A. Bagnasco, M. Saviozzi, F. Silvestro, A. Vinci, S. Grillo, E. Zennaro, Artificial Neural Network Application to Load Forecasting in a Large Hospital, 13th International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), Durham, 7-10 July 2014 [3] F. Adinolfi, A De Danieli, A. Fidigatti, S. Massucco, E. Ragaini, F. Silvestro, Intelligent Load Management for a Shopping Mall Model in a Smartgrid Environment, IEEE Powertech 2013, 1-20 June 2013, Grenoble, doi: /PTC [4] A. Fidigatti, P. Gualeni, E. Ragaini, F. Silvestro, Intelligent management of demand in Naval application: prospects and technologies for distributed control of loads, IAP1 Work Shop Energy supply for military applications, Fribourg, 1 October 2013

5 Progetti AFTER - A Framework for electrical power systems vulnerability identification, defense and Restoration [ ] Stefano MASSUCCO EU - FP7-SEC , Project Definire e sviluppare un framework, utilizzabile dai TSO, che includa metodologie, strumenti e tecniche per generare, supervisionare e gestire le infrastrutture dei sistemi elettrici in modo sicuro essendo capaci di sopravvivere a grandi perturbazioni e a ripristinare il servizio dopo grandi disturbi. Sono inclusi l analisi del rischio, della vulnerabilità per sistemi elettrici interconnessi (inclusi i sistemi ICT) e l analisi di sistemi globali per il ripristino del servizio. RSE, Terna, Siemens, ENEA, Alstom, Sintef, CEPS, Elia, UCD Dublin, ILT, Università di Genova Valore del progetto: 5,048 M SmartGen - studio, sviluppo e validazione di metodi e strumenti innovativi per la gestione di reti di distribuzione attive con generazione da fonte rinnovabile [ ] Stefano MASSUCCO MSE Ministero dello Sviluppo Economico, bandi competitivi Ricerca sul Sistema Elettrico Il progetto ha sviluppato l architettura di un DMS di reti elettriche per gestire mediante algoritmi innovativi problemi di ottimizzazione, controllo dei flussi di potenza e tensione, fornitura servizi ausiliari uso del carico come risorsa distribuita e controllabile. Si utilizzano tre siti Pilota: Area Sperimentale ENEL, Livorno; Rete di distribuzione di AMAIE, Sanremo; installazioni di fotovoltaico, accumulo e sistemi di controllo del carico, Università di Genova, in Darsena-Porto Antico. SOFTECO, SDI, ENEL Ingegneria e Innovazione, Università di Bologna, Università di Genova (coordinatore scientifico) Valore del progetto: 2,8 M SUSTAINABLE ENERGY BUILDING Federico Delfino MATTM Realizzazione di un edificio intelligente, connesso alla smart microgrid attualmente in esercizio per l alimentazione del Campus di Savona. Campus di Savona Valore del progetto: 3,0 M

6 RESILIENT - COUPLING RENEWABLE, STORAGE AND ICTS, FOR LOW CARBON INTELLIGENT ENERGY MANAGEMENT AT DISTRICT LEVEL Federico Delfino EU Commission, Grant Agreement no Progettazione di sistemi di approvvigionamento sostenibili, sicuri ed economici per distretti urbani ed industriali. Bruxelles, SophiaAntipolis, Cardiff, Genova. Valore del progetto: 5,7 M OPTIMUS OPTIMISING THE ENERGY USE IN CITIES WITH SMART DECISION SUPPORT SYSTEM Federico Delfino EU Commission - FP7-SMARTCITIES-2013, Grant Agreement no Definizione di un DSS (Sistema di supporto alle decisioni) per la gestione energetica ottimizzata in ambito di strutture comunali. Atene, Zaanstadt, Saint Cugat del Vallet, Savona, Genova, Torino, Madrid. Valore del progetto: 2. M SESMAG SECURE SMART GRID Federico Delfino EU Commission Grant Agreement no. HOME/2012/CIPS/AG/ , ABAC No. 30-CE- Definizione di una piattaforma di risk assessment per la sicurezza fisica e cyber delle smart grid. Praga, Savona, Genova Valore del progetto: 10 k

7 ENERGY EFFICIENCY MEASURES Federico Delfino Regione-Liguria Interventi di riqualificazione energetica in logica smart grid e smart building all interno delle strutture esistenti del Campus di Savona. Campus di Savona Valore del progetto: 1.7 M Tecnologie e dispositivi per la distribuzione elettrica e la gestione dell energia in sistemi di bordo Federico SILVESTRO ABB SACE Analisi e definizione di architetture impiantistiche per sistemi elettrici di bordo. Lo studio ha riguardato: ottimizzazione energetica su navi da crociera, architettura impiantistica su rimorchiatori e/o altre navi di servizio in modalità All Electric con particolare riferimento ai sistemi in corrente continua. Ulteriori aspetti hanno riguardato le architetture e gli algoritmi per una gestione ottima dei carichi e dei generatori e l individuazione delle protezioni per apparecchiature di bordo Università di Genova Valore del progetto: 45 k DERRI Project (EU ID ): Distributed Energy Resources management and control in a microgrid environment [ ] Federico SILVESTRO EU Il progetto sperimenta su reti elettriche MT/BT strutture gerarchiche per l integrazione di RES (Renewable Energy Resources) e per il controllo intelligente dei carichi. Il lavoro si concentra sulla modellistica dinamica delle RES e sulla comunicazione tra componenti e sistemi ((IEC1850, OPC) affrontando la definizione e la validazione di strategie di controllo di medium & short-term. Si sono validati modelli di generatori eolici, fotovoltaici, sistemi di accumulo e controllo del carico. University of Strathclyde (UK) e Risø - Na onal Laboratory for Sustainable Energy, Technical University of Denmark (DTU), Università di Genova Valore del progetto: 20 k

8 Gruppo di Lavoro Risparmio Energetico dell Ateneo Genovese Stefano MASSUCCO FILSE (Ente regione Liguria) e autofinanziamento Ottimizzazione del consumo di energia elettrica, attraverso il monitoraggio real-time dei carichi con individuazione delle azioni correttive. Realizzazione di interventi di autoproduzione elettrica e termica: impianto di generazione fotovoltaico (20 kwp), di un dispositivo di accumulo e di un carico controllabile integrato con un sistema di monitoraggio in tempo reale di 20 stazioni MT/BT. Analogo percorso è stato completato per altri due progetti con pannelli FV ibridi elio assistiti. Università di Genova Valore del progetto: 700 k

9 Laboratori IEES - Intelligent Electric Energy Systems Laboratory IEES opera nei seguenti settori: Gestione e controllo preventivo-correttivo del sistema elettrico. Smartgrid, reti di distribuzione attive. Gestione dei carichi elettrici (Demand Response) per il risparmio energetico. Sistemistica ed impiantistica per ill NICES - Network Infrastructures & Complex Electrical Energy Systems NICES Lab Network Infrastructures & Complex Electrical Energy Systems è coinvolto in attività di ricerca sia sui temi dell energetica elettrica tradizionale, quali modellistica e controllo dei sistemi elettrici, sia su aspetti più innovativi, qua

10 Didattica Corso CFU CdL Impianti Elettrici Navali 3 CL3 Ingegneria Navale Propulsione Elettrica Navale Protezione e controllo dei sistemi elettrici Elettrotecnica Sistemi Elettrici per l'energia Power Systems Management Fondamenti di Controlli per Sistemi Elettrici Gestione e Controllo dei Sistemi Elettrici Hospital Energy Systems POWER SYSTEM CONTROL AND OPTIMIZATION 3 3 CLM Ingegneria Navale CLM Ingegneria Elettrica CL3 Ingegneria Navale Ingegneria Industriale (CL3) Energy Engineering (LM) CL3 - Ingegneria Elettrica LM - Ingegneria Elettrica LM Ingegneria Biomedica ENVIRONMENTAL AND ENERGY ENGINEERING COMPONENTI E SISTEMI PER LA PRODUZIONE ELETTRICA INGEGNERIA INDUSTRIALE-GESTIONALE