Smart Grid: sviluppi futuri per la distribuzione elettrica nella città di Roma

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1 Smart Grid: sviluppi futuri per la distribuzione elettrica nella città di Roma MV NETWORK AUTOMATION - HOW IT WORKS Fault 67 N t=0 CABLE LINE 1 =FR 2 Trip 1 = SR TD1=5s 2 = SR 0,4 0,15 0,15 0,15 CB POSITIVE CLOSE OPERATION 30s 70/120 s 0,4s 1 Trip 3 Trip 4 shot CB OPEN CP RL RR AP AP AP RG RG RG CS1 CS2 CS3 CSC Forlì, 13 aprile 2012 Emilio Zendri Responsabile Pianificazione Operativa e Servizi

2 Linee di produzione Acea Distribuzione su Ricerca e Innovazione Progetto pilota Smart Grid (delibera AEEG 39/10) Progetto Smart network Management System (SnMS) per la realizzazione di un cruscotto di guida della rete elettrica Mobilità elettrica (aziendale, pubblica, privata) 2

3 Obiettivi di sostenibilità: pacchetto clima (Green package) Ridurre del 20% le emissioni di gas a effetto serra Portare al 20% il risparmio energetico (efficienza energetica negli usi finali e nei processi energetici) Aumentare al 20% la quota di fonti rinnovabili (10% nel settore trasporti) 3

4 Perché le smart grid? (1) Le reti elettriche devono essere ammodernate per soddisfare la domanda crescente dovuta ad un profondo cambiamento dell insieme della catena di valore e dei mix energetici, ma anche alla moltiplicazione delle applicazioni e delle tecnologie che dipendono dall elettricità come fonte di energia (pompe di calore, veicoli elettrici, idrogeno e celle a combustibile ). È anche urgente estendere e ammodernare le reti per trasportare e bilanciare l elettricità prodotta da fonti rinnovabili, che dovrebbe più che raddoppiare nel periodo Dal documento dell Autorità DCO 34 11, che cita la comunicazione, del , della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, ecc.: Priorità per le infrastrutture energetiche per il 2020 e oltre. Piano per una rete energetica europea integrata 4

5 Perché le smart grid? (2) Lo sviluppo dell infrastruttura energetica permetterà all UE non soltanto di dotarsi di un mercato interno dell energia correttamente funzionante, ma le consentirà anche di rafforzare la sicurezza dell approvvigionamento, di integrare le fonti rinnovabili e di accrescere l efficienza energetica. Ai consumatori permetterà di beneficiare delle nuove tecnologie e dell uso efficiente dell energia Dal documento dell Autorità DCO 34 11, che cita la comunicazione, del , della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, ecc.: Priorità per le infrastrutture energetiche per il 2020 e oltre. Piano per una rete energetica europea integrata 5

6 Il cambio di paradigma per la distribuzione elettrica La rete di distribuzione non può più essere considerata come l insieme delle connessioni dell ultimo miglio destinate a trasferire l energia dai nodi della rete di trasmissione ai clienti finali passivi dell energia. Va vista, invece, come una infrastruttura che collega clienti consumatori, prosumer (caso limite: produttori) e, nel possibile sviluppo futuro, apparecchiature di accumulo, la quale a sua volta interagisce con la rete di trasmissione. In prospettiva essa deve essere strutturata per abilitare l integrazione di una quota rilevante di energia rinnovabile e per consentire la partecipazione attiva di produttori e consumatori (in tal senso si parla più propriamente di smart system e non di smart grid). 6

7 Problematiche per una gestione smart Nella rete tradizionale, fissata la tensione e la corrente all origine della linea elettrica, restano determinate le tensioni nei nodi e le correnti nei rami; nella rete smart occorre regolare e monitorare i parametri di funzionamento Possibilità di funzionamento in isola e conseguenti rischi nell esercizio (power quality) Aumento delle correnti di guasto (contributo dei generatori) Dispacciamento dei generatori, partecipazione alla regolazione, servizi di rete Partecipazione dei clienti 7

8 8 Requisiti del progetto pilota smart grid (delibera AEEG 39/10) rappresentare una concreta dimostrazione in campo su reti di distribuzione in MT in esercizio essere riferito a una rete MT attiva o in alternativa, a una porzione di rete MT attiva, identificabile come le linee MT della stessa rete MT che presentano contro flussi di energia attiva al nodo di connessione MT per almeno l 1% del tempo annuo di funzionamento prevedere un sistema di controllo/regolazione della tensione della rete e un sistema in grado di assicurare la registrazione automatica degli indicatori tecnici rilevanti per la valutazione dei benefici del progetto utilizzare protocolli di comunicazione non proprietari garantire il rispetto delle normative vigenti in termini fisici e di qualità del servizio

9 9 Caratteristiche tecniche del progetto pilota (1)

10 Caratteristiche tecniche del progetto pilota (2) N. 2 cabine primarie N. 2 Trasformatori AT/MT Un Trasformatore MT/MT N. 76 cabine secondarie (n. 29 CS esercite a 20 kv e n. 47 CS esercite a 8,4 kv) N. 6 linee MT (n. 5 a 20 kv e una esercita a 8,4 kv) 69,5 km di linee MT (31,7 km cavi interrati 37,8 km linee aeree) N. 4 Impianti di produzione (Biomasse, fotovoltaico) N. 6 Utenze MT 10 Circa 1200 Clienti BT.

11 Elementi principali del progetto pilota Predisposizione di un campo prove presso la CP Flaminia/F (area di testing). Collaborazione con primarie imprese industriali fornitrici di beni e servizi, e attività di benchmarking internazionale. Realizzazione di una postazione centrale per il monitoraggio delle grandezze elettriche di funzionamento della rete pilota. Realizzazione di un sistema di telecomunicazione per lo scambio di dati tra i nodi di rete MT e il sistema centrale. Costo del progetto: 5 milioni 11

12 Partners del progetto Partners SIEMENS TOSHIBA/ANSALDO T&D ERICSSON LANDIS & GYR ABB ERICSSON & MOTOROLA TELECOM Oggetto Implementazione software Sistema Centrale di Telecontrollo (STM) Monitoraggio interruttori MT e AT di Cabina Primaria Sistema di gestione infrastrutture di ricarica + colonnine di ricarica Sistemi intelligenti per la gestione di storage associati a pensilina fotovoltaica e sistemi di compensazione statica Sviluppo software Centro Telegestione Contatori Digitali (URM) Acquisizione nuovi allarmi e misure, sviluppo concentratore, sviluppo contatori digitali secondario TR Recloser + Protezioni per automazione di rete evoluta per CP, GD, CS Infrastruttura telecomunicazioni radio standard TETRA (rete "lenta ) Infrastruttura telecomunicazioni radio in tecnologia Hiperlan (rete "veloce ) Infrastruttura di telecomunicazioni su fibra ottica ADFL CONSULTING (Gateway di cabina secondaria) ALTRI FORNITORI ALTEA (Sistema di rilevazione punto d innesco guasti transitori) DITTA ASSEGNATARIA APPALTO LAVORI STREL (DigSilent) 12

13 Azioni previste nel progetto Automazione rete MT Selezione automatica tronco guasto evoluta Gestione dei generatori distribuiti (telescatto e cambio taratura in funzione delle condizioni di rete) Rete proprietaria veloce e lenta per il trasferimento dati in tempo reale Monitoraggio rete MT e BT Acquisizione grandezze elettriche e ambientali sulla rete MT e BT Nuovi criteri di gestione della rete MT Load flow management (P, Q) Ottimizzazione dei profili di tensione Minimizzazione delle perdite E Car & Storage Pensilina fotovoltaica + sistema di storage + smart inverter + colonnine di ricarica Sistema di controllo locale. Diagnostica di cabina primaria Individuazione punto d innesco guasti transitori 13

14 Architettura di Sistema SAEL GIS DIgSILENT SCADA/DMS URM TPT kv NC TR 1 25 MVA 150/20 kv 25 MVA 150/8,4 kv TR 2 SISTEMA DI DIAGNOSTICA COMPONENTI PRIMARI MT 20 kv NA 8,4 kv GSM TETRA GPRS TETRA / HIPERLAN / F.O. TETRA / HIPERLAN / F.O. TETRA / HIPERLAN / F.O. TETRA / HIPERLAN / F.O. R R R R R UP ACTR UP ACTR ACTR UP ACTR G U 14

15 Piano Strategico per l innovazione tecnologica della rete di Roma ( ) Rete di telecomunicazione proprietaria Automazione di rete evoluta 15 Sistemi di Accumulo Monitoraggio MT/BT

16 Piano Strategico per l innovazione tecnologica della rete di Roma ( ) TARGET 2020 P dis = MW; P fer = 300 MW; D min.; N x Cliente BT INTERVENTI DI SMARTIZZAZIONE DISTRIBUITI SULLA RETE: Automazione di Rete MT evoluta; Monitoraggio MT/BT; Sistemi di accumulo. ALTRE ISOLE SMART PROGETTO PILOTA SMART GRID CP RAFFINERIE

17 Altri sviluppi smart: storage distribuito Obiettivi: Funzione di back up della rete per interruzioni brevi (miglioramento della continuità del servizio) Funzione di generatore per la modulazione dei carichi passivi (levelling) Funzione di compensazione della generazione distribuita(aumento potenziale della GD) 17

18 Altri sviluppi smart: storage distribuito Main topics: Verificare le prestazioni di nuove tecnologie di batterie elettrochimiche e relativi apparati di controllo Approfondire in situazioni reali le problematiche di installazione (es. spazio, calore, rumore, ecc.) Sperimentare sul campo gli schemi elettrici e il funzionamento complessivo del sistema di storage Verificare i benefici per il sistema elettrico ottenibili dallo storage 18

19 19 Milestones di progetto

20 Da smart grid a smart management 20 Sistemi operativi per la gestione non integrati o scarsamente integrati Grande mole di dati da trattare (es. profili U, I nei nodi elettrici MT e BT) Mancanza di strumenti di analisi dei dati raccolti dal campo (es. curve di carico dei contatori digitali) Mancanza di strumenti previsionali del funzionamento della rete Scarsa integrazione tra conduzione rete e manutenzione asset Conoscenza della rete elettrica da migliorare (in particolare per la filiera BT)

21 Progetto Smart Network Management System Obiettivi: Integrare le tecnologie già in uso migliorandone le performance e sfruttandone le potenzialità (es. contatori digitali) Sviluppare nuove funzionalità per la gestione della rete in tempo reale (o quasi reale) e per l analisi dei dati di esercizio (realizzazione del cruscotto di guida e monitoraggio ) Ampliare l automazione e sviluppare strumenti di supporto alla conduzione della rete (miglioramento della continuità del servizio) 21

22 Sistemi operativi da integrare/sviluppare Sistema informativo geografico Telegestione utenza BT e Smart Metering Telecontrollo e automazione della rete MT Simulazione funzionamento rete elettrica Sistema informativo delle interruzioni elettriche Mobile Workforce Management Sistema integrato della manutenzione Manutenzione WFM Telegestione Misura GIS SnMS Continuità Simulazione Rete Telecontrollo 22

23 Sottoprogetti Intelligence Business Intelligence Smart ISO BI Operational Intelligence Data Governance Evoluzione sistema GIS Master Data Management Workforce Management Sistema di gestione manutenzione integrata Data Collectors Sistema informativo disservizi elettrici e telegestione utenze BT Sperimentazione rete di telecomunicazione di servizio proprietaria Sperimentazione Smart Grid Nuovi standard di progettazione delle cabine secondarie Tecnica di diagnostica cavi MT in esercizio Rilievo rete AT aerea Nuove tecnologie per l illuminazione pubblica 23

24 Mobilità elettrica (1) Acquistati e messi in servizio n. 40 veicoli elettrici per le attività operative della distribuzione Autonomia assicurata 103 km Durata ciclo di ricarica 7 10 ore Tensione di alimentazione 220 Vac Energia a bordo 22.2 kwh Capacità 100 Ah Cicli di ricarica Principali caratteristiche nominali 24

25 Mobilità elettrica (2) In corso l acquisto e l installazione di colonnine di ricarica, per la gestione tramite sistema centrale Veicoli temporaneamente monitorati tramite punto di ricarica presa + contatore non fiscale 25

26 Mobilità elettrica (3) Esempi di dashboard del sistema di monitoraggio Costi/consumi Percorrenze 26

27 GRAZIE PER L ATTENZIONE!