Criteri di gestione delle reti elettriche MT in presenza di accumulo distribuito. Roberto Turri Università degli Studi di Padova
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- Celia Carletti
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1 Criteri di gestione delle reti elettriche MT in presenza di accumulo distribuito Roberto Turri Università degli Studi di Padova
2 Ipotesi di lavoro: Scenario smartgrids Connect & Forget Generazione Distribuita Plug & Play Rete elettrica di distribuzione attiva + Infrastruttura di comunicazione + Sensori e Intelligenza locale Optical Fiber / Power Line Wi-MAX
3 Smart grids + Accumulo Siamo cresciuti con l assioma: L elettricità differisce dagli altri prodotti e mercati poiché non può essere immagazzinata Tecnologie Smart Grids + Accumulo hanno la potenzialità di superare tale vincolo per creare un nuovo paradigma energetico. L accumulo è probabilmente il componente più importante per il suo ruolo chiave nel compensare l aleatorietà della generazione da fonti rinnovabili. Con opportuna quantità, tipologia e controllo di accumulo distribuito, la generazione da fonte rinnovabile può essere trasformata in una sorgente dispacciabile e utilizzabile anche per la regolazione del sistema (microreti, isole, gestione attiva della domanda, servizi ancillari, ecc.)
4 Valore dell informazione Enfasi sul valore dell informaione Enfasi sul valore dell energia
5 Esempi di scenari smart grids Micro rete residenziale con sorgenti distribuite (stand alone) Rete distribuzione MT con controllo coordinato (aree di regolazione) Rete distribuzione MT con hub energetici (controllo ottimizzato multi periodo) 1 N1100 N1167 N1168 N1169 N1170 N1171 N1172 N1173 N1174 N1175 N1151 N1152 N1153 N1154 N1155 N1156 N1157 N1158 N1159 N1160 N1161 N1162 N1163 N1164 N1165 N1166 N1148 N1149 N1150 N301 N1137 N1138 N1139 N1140 N1141 N1142 N1143 N1144 N1145 N1133 N1134 N1135 N1136 N1115 N1116 N1117 N1118 N1119 N1120 N1121 N1126 N1127 N1128 N1129 N1130 N1131 N1132 N1122 N1123 N1124 N1125 N1113 N1114 N1110 N1111 N1109 N1112 N1107 N1106 N1108 N1104 N1103 N1101 N1102 N
6 Funzionalità di base riduzione e regolarizzazione dell assorbimento di potenza fattore di potenza unitario (comunque controllato) alimentazione dei carichi anche in assenza di rete (con passaggio automatico dal funzionamento grid connected a quello islanded) sostegno alla tensione locale (carichi remoti / linee deboli) 1. micro rete Modulo integrato PV batteria convertitore per impieghi residenziali (stand alone) Problematiche di base Tecnologia, caratteristiche e modalità operative della batteria (durata di vita, cicli di carica/scarica, materiali, affidabilità (maintenance free), sicurezza, smaltimento, costo) Struttura del convertitore multi stadio (dc/dc, dc/ac), controllo bidirezionale, funzionamento a isola
7 1. micro rete Agglomerato residenziale con utenze, impianto fotovoltaico e accumulo elettrico, connessi alla rete industriale Mains Equivalent line impedance (R-L) P,Q ABS PCC P,Q GEN 6kVA POWER CONVERTER P BATT P PV 4 kw PV System P,Q LOA DS 15kWh Battery LOAD
8 1. micro rete Confronto profili di carico e generazione Ipotesi: potenza reattiva fornita completamente dal convertitore (cosϕ=1) kw Loads and PV generation P load P PV P,Q LOADS PCC P,Q GEN 6kVA POWER CONVERTER 15kWh Battery P BATT P PV 4kW PV System LOADS time [h]
9 1. micro rete Caso 1: Batteria disconnessa Potenza attiva dalla rete nell ipotesi di P BATT = 0: P ABS =P LOADS P PV 3 2 Active power demand from the grid without battery Instantaneous mean P ABS PCC P,Q GEN 6kVA POWER CONVERTER P PV 4kW PV System 1 P ABS P,Q LOADS 15kWh Battery kw 0 LOADS -1-2 Potenza media time [h] Potenza istantanea
10 Caso 1: Batteria disconnessa Perdite di distribuzione 1. micro rete Distribution loss without battery Instantaneous mean 400 W Perdite istantenee Perdite medie time [h]
11 Caso 2: Batteria connessa 1. micro rete Potenza attiva dalla rete nell ipotesi P ABS =P LOADS P PV P BATT Riferimento Corrente per imporre P ABS = P ABS_AVG (potenza media giornaliera) kw Active power demand from the grid with battery Limite di scarica P ABS Instantaneous mean P ABS P,Q LOADS PCC LOADS Carica completa P,Q GEN 6kVA POWER CONVERTER 15kWh Battery P BATT P PV 4kW PV System time [h]
12 3 Caso 2: Batteria connessa Potenza Energia Power from the battery 16 Carica completa Energy in the battery 1. micro rete kw kwh Limite di scarica time [h] time [h] Carica Scarica
13 Caso 2: Batteria connessa Perdite di distribuzione 1. micro rete W Distribution loss with battery Instantaneous mean Perdite istantenee Perdite medie Distribution loss without battery Instantaneous mean W time [h] time [h]
14 2. Rete MT con controllo coordinato Procedura di controllo distribuito coordinato Ispirazione al classico protocollo Token Ring Aree di regolazione adattative Nodi pilota Struttura multi livello di coordinamento Aree agiscono indipendentemente Aggiornamento dinamico aree Coordinamento con variatore sottocarico
15 2. Rete MT con controllo coordinato Procedura di controllo distribuito coordinato Se durante il processo di regolazione avviene una ulteriore contingenza, nuove aree di regolazione possono essere identificate
16 N301 F8 F7 F6 N1100 N1167 N1168 N1169 N1170 N1171 N1172 N1151 N1152 N1153 N1154 N1155 N1156 N1157 N1158 N1159 N1160 N1161 N1162 N1163 N1164 N1165 N1166 N1148 N1149 N1150 N1137 N1138 N1139 N1140 N1141 N1142 N1143 N1144 N1145 N1133 N1134 N1135 N Rete MT con controllo coordinato Rete UKGDS Urban Underground a 11 kv 76 nodi, 8 linee radiali, 16 GD N1173 N1174 N1175 F5 N1126 N1115 N1127 N1116 N1128 N1117 N1129 N1122 N1123 N1124 N1125 N1118 N1130 N1119 N1131 N1120 N1132 N1121 Profili Generazione N1113 N1114 F4 F3 F2 F1 N1110 N1107 N1104 N1101 N1111 N1109 N1106 N1103 N1102 N1112 N1108 N1105 ore 6 9 Contingenza Superamento limite corrente Feeder 7 Tensione superiore a 1,05 Feeder Tensione inferiore a 0,95 Feeder 8 Superamento limite corrente Feeder Tensione inferiore a 0,95 Feeder Tensione superiore a 1,05 Feeder 7 Profili Carico
17 N301 F8 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 N1100 N1167 N1168 N1169 N1170 N1171 N1172 N1173 N1174 N1175 N1151 N1152 N1153 N1154 N1155 N1156 N1157 N1158 N1159 N1160 N1161 N1162 N1163 N1164 N1165 N1166 N1148 N1149 N1150 N1137 N1138 N1139 N1140 N1141 N1142 N1143 N1144 N1145 N1133 N1134 N1135 N1136 N1126 N1127 N1128 N1129 N1130 N1131 N1132 N1122 N1123 N1124 N1125 N1115 N1116 N1117 N1118 N1119 N1120 N1121 N1113 N1114 N1110 N1111 N1109 N1112 N1108 N1107 N1106 N1105 N1104 N1103 N1101 N Rete MT con controllo coordinato Variazione giornaliera della tensione nodale nelle linee F7 e F8 (SENZA REGOLAZIONE) 1,075 1,05 1, ,975 0,95 0,925 1,075 1,05 1, ,975 0,95 0,925 Feeder 8 Feeder 7 ±5% ±5%
![] V [p.u.](/docs-images/88/116124079/images/18-8.jpg "] 1 1 N1107 N1106 N1108 0,975 0,975 N1104 N1103 N1105 0,95 0,95 N1101")
18 2. Rete MT con controllo coordinato N301 N1100 N1167 N1168 N1169 N1170 N1171 N1172 N1151 N1152 N1153 N1154 N1155 N1156 N1157 N1158 N1159 N1160 N1161 N1162 N1163 N1164 N1165 N1166 N1148 N1149 N1150 P N1137 N1138 N1139 N1140 N1141 N1142 N1143 N1144 N1145 N1133 N1134 N1135 N1136 N1126 N1127 N1128 N1129 N1130 N1131 N1132 N1122 N1123 N1124 N1125 P Q congestione 1,075 1,075 1,05 1,05 N1173 N1174 N1175 congestione Q N1115 N1116 N1117 N1113 N1118 N1114 N1119 N1120 N1121 1,025 1,025 N1110 N1111 N1109 N1112 V [p.u.] V [p.u.] 1 1 N1107 N1106 N1108 0,975 0,975 N1104 N1103 N1105 0,95 0,95 N1101 N1102 0,925 0,925 3 deltap deltaq Applicazione: gestione 0 24 con regolazione coordinata
19 2. Rete MT con controllo coordinato N1100 N1167 N1168 N1169 N1170 N1171 N1172 N1173 N1174 N ,75 N1151 N1152 N1153 N1154 N1155 N1156 N1157 N1158 N1159 N1160 N1161 N1162 N1163 N1164 N1165 N1166 N1148 N1149 N1150 2,5 N301 N1137 N1138 N1139 N1140 N1141 N1142 N1143 N1144 N1145 N1133 N1134 N1135 N1136 2,25 2 N1126 N1127 N1128 N1129 N1130 N1131 N1132 N1122 N1123 N1124 N1125 [MVAr] 1,75 1,5 1,25 N1115 N1116 N1113 N1117 N1118 N1114 N1119 N1120 N ,75 N1110 N1111 N1109 N1112 0,5 N1107 N1106 N1108 0,25 N1104 N1103 N N1101 N deltap deltaq 3 deltap deltaq Contributo FV a regolazione potenza reattiva
20 2. Rete MT con controllo coordinato Accumulo elettrico, aumenta strategicamente le potenzialità di partecipazione alla gestione di risorse distribuite. Enfasi su regolazione di tensione e aree di controllo adattative e variabili dinamicamente, dimostrando quanto tutte le risorse presenti in rete possano essere importanti per la gestione della stessa. Procedura è già intrinsecamente predisposta per tenere conto di segnali di prezzo variabili, utilizzabili dagli utenti per una valutazione tecnico economica in tempo reale dell opportunità o meno di soddisfare alle richieste di potenza regolante che arrivano dal gestore di rete nell ambito della procedura di regolazione.
21 3. Rete MT con hub energetici
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