The Italian Multi-Regional Electricity Sector

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Ambra Romani
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1 Evasio Lavagno, Maurizio Gargiulo, Rocco De Miglio Dipartimento di Energetica, Politecnico di Torino Corso Duca degli Abruzzi 24, Torino, Italia Kyoto - 1 The Programme The TIMES model for the Italian Electricity Sector has been developed by the ETSAP team at the Energy Department of Politecnico di Torino in the framework of a national Research Programme, promoted by CESI with the aim of analysing the behaviour of the electricity sector (production, transport & distribution and demand) under different scenario options. The model is multi regional (20 regions) and multi grid (4 technologies) The Italian Association of Energy Economists (AIEE) is cooperating to the Research Programme for the production of mid- and long-term scenarios. 2

2 TimeSlices Model horizon Variable period length Two level TimeSlice SP SU FA WI Seasons SPD SPN SUD SUN FAD FAN WID WIN D/N 3 grids \\\\ 5 voltage levels - AAT produced & imported -AAT national grid -AT -MT - BT distribution PROGETTO SCENARI DEFINIZIONE CONVENZIONALE DEI CONFINI TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA ELETTRICO SISTEMA DI GENERAZIONE COLLEGATO IN AAT Da altre Regioni 400 kv / 220 kv 400 kv / 220 kv Commodities Markal-TIMES RETE DI TRASMISSIONE UTENZE AAT NAZIONALE Alle altre Regioni ELCB 5 electricity commodities - -ECLAA -ECLA -ECLM - SISTEMA DI GENERAZIONE COLLEGATO IN AT 132 kv / 150 kv RETE DI DISTRIBUZIONE AT REGIONALE (o subtrasmissione) 132 kv / 150 kv UTENZE AT RETE DI DISTRIBUZIONE MT MT 4 GRID technologies SISTEMA DI GENERAZIONE COLLEGATO IN MT MT RETE DI DISTRIBUZIONE BT BT UTENZE MT SISTEMA DI GENERAZIONE COLLEGATO IN BT UTENZE BT

3 grids FUEL ELCT (AT) (MT) (BT) IRE Trade / PRODUZIONE ELETTRICA LOCALE PP Trade / IRE IRE Trade / GRID IMP GRID GRID Prod. Elett. Locale PP in AT Prod. Elett. Locale PP in MT PP Prod. Elett. Locale PP in BT DOMANDA ELETTRICA DEMAND inter-regional trade LOMBARDIA Trade / Lombarida Trade / TRADE GRID 6

4 Estrazione WIND, BIOM Generazione centralizzata e Locale AT e MT Nuovi impianti Imp. Aut/Cost PIEGASCCCE1 PIEGASCCCE2 PIEGASCCCE3 PIEGASTBGE1 PIEGASCTEE1 PIEGASCCCE4 PIEGASCCCE5 PIEGASCCCE6 PIEGASCHPE PIEHYDBACE PIEHYDFLUE PIEHYDPOME WIND, BIOM Generazione centralizzata e Locale AT e MT (Vda) PIEBIOCTEE PIEGASTBGE2 PIEGASTBGE3 PIEGASTBGE4 PIEBIOCTEE2 PIEBIOCTEE3 PIEMIXCTEE PIEBGSCTEE PIEGASCHPE1 PIEGASMCIE PIEGASMCIE2 PIESOLIMPE PIEWINIMPE H2 Gen. Distribuita in BT Gen. Distribuita in BT Generazione Locale in BT LTH Trade / Trade / WIND, BIOM Generazione centralizzata e Locale AT e MT Gen. Distribuita in BT RES - electricity IMPORT/EXPORT OIL GSL KER GAS ITA BGS SOL HYD WIND BIO Trade / Trade / VALLE D AOSTA LOMBARDIA COAL Trade / Trade / 7 RES-el: single region OIL GSL KER GAS COAL BGS SOL HYD WIND BIO Nuovi impianti Trade / Trade / LTH Imp. Aut/Cost PIEGASCCCE1 PIEGASCCCE2 PIEGASCCCE3 IMPORT/EXPORT Estrazione PIEGASTBGE1 PIEBIOCTEE PIEGASTBGE2 PIEGASTBGE3 PIEGASCTEE1 PIEGASCCCE4 PIEGASCCCE5 PIEGASTBGE4 Trade / Trade / PIEGASCCCE6 PIEBIOCTEE2 Generazione Locale in BT PIEBIOCTEE3 PIEMIXCTEE PIEBGSCTEE PIESOLIMPE PIEWINIMPE PIEGASCHPE1 PIEGASMCIE PIEGASMCIE2 PIEGASCHPE PIEHYDBACE PIEHYDFLUE PIEHYDPOME Trade / Trade / 8

5 Estrazione WIND, BIOM Generazione centralizzata e Locale AT e MT Nuovi impianti Imp. Aut/Cost PIEGASCCCE1 PIEGASCCCE2 PIEGASCCCE3 PIEGASTBGE1 PIEGASCTEE1 PIEGASCCCE4 PIEGASCCCE5 PIEGASCCCE6 PIEGASCHPE PIEHYDBACE PIEHYDFLUE PIEHYDPOME WIND, BIOM Generazione centralizzata e Locale AT e MT (Vda) PIEBIOCTEE PIEGASTBGE2 PIEGASTBGE3 PIEGASTBGE4 PIEBIOCTEE2 PIEBIOCTEE3 PIEMIXCTEE PIEBGSCTEE PIEGASCHPE1 PIEGASMCIE PIEGASMCIE2 PIESOLIMPE PIEWINIMPE H2 Gen. Distribuita in BT Generazione Locale in BT Gen. Distribuita in BT LTH Trade / Trade / WIND, BIOM Generazione centralizzata e Locale AT e MT Gen. Distribuita in BT RES-el: the inter-regional trade OIL GSL KER GAS COAL BGS SOL HYD WIND BIO Nuovi impianti Trade / Trade / LTH Imp. Aut/Cost PIEGASCCCE1 PIEGASCCCE2 PIEGASCCCE3 IMPORT/EXPORT Estrazione PIEGASTBGE1 PIEBIOCTEE PIEGASTBGE2 PIEGASTBGE3 PIEGASCTEE1 PIEGASCCCE4 PIEGASCCCE5 PIEGASTBGE4 Trade / Trade / PIEGASCCCE6 PIEBIOCTEE2 Generazione Locale in BT PIEBIOCTEE3 PIEMIXCTEE PIEBGSCTEE PIESOLIMPE PIEWINIMPE PIEGASCHPE1 PIEGASMCIE PIEGASMCIE2 PIEGASCHPE PIEHYDBACE PIEHYDFLUE PIEHYDPOME Trade / Trade / 9 RES-el: the Regions OIL GSL KER GAS ITA BGS SOL HYD WIND BIO VALLE D AOSTA LOMBARDIA IMPORT/EXPORT COAL Trade / Trade / Trade / Trade / 10

6 10 18 14 27 OIL [PJ] GSL [PJ] KER [PJ] GAS [PJ]

6 OIL [PJ] GSL [PJ] KER [PJ] GAS [PJ] COAL [PJ] IMPORT/EXPORT inter-regional trade LOMBARDIA Trade / Lombarida Trade / TRADE GRID 12

7 the trade Matrix Regione VDA PIE LIG LOM TAA VEN FVZ EMR TOS UMB MAR LAZ ABR MOL CAM PUG BAS CAL SIC SAR Saldo Valle d'aosta VDA ,2-5481,2 PIE ,8-5866,3 LIG ,2 LOM ,8 Trentino Alto Adige TAA Veneto VEN ,8 2850,7 Friuli Venezia Giulia FVZ ,8-2852,8 Emilia Romagna EMR ,8 Toscana TOS ,4 2687,4 2687,1 Umbria UMB ,8 Marche MAR ,6 Lazio LAZ ,5-6283,5 Abruzzo ABR ,7 2379,4 Molise MOL ,3 307,3 Campania CAM , ,8 Puglia PUG ,6 Basilicata BAS ,4 Calabria CAL ,9-2795,6 Sicilia SIC ,1-2870,1 Sardegna SAR ,4-122,4 Supply/Demand description Supply Existing power plants: 333 units (spatially referenced) [see: VT_Ita_ELC_V6p0] New capacity available: 54 types [see: Subres_B-NEWTECHS] Demand the demand for electrical services (49 items) has been organised in 5 sectors and differentiated for the 20 regions [see: VT_Ita_EUD_V6p0]

8 some results Import and Inter Regional Exchange for two regions Region Attribute Process Commodi LOM VAR_FIn LOMEMRCAA LOM VAR_FIn LOMTAACAA LOM VAR_FIn LOMVENCAA LOM VAR_FOut EMRLOMCAA LOM VAR_FOut PIELOMCAA PIE VAR_FIn PIELIGCAA PIE VAR_FIn PIELOMCAA PIE VAR_FOut LIGPIECAA PIE VAR_FOut VDAPIECAA Inter Regional Exchange Matrix Installation of new capacity Geothermal TV w ith USC coal >500 MW - Capacity [MW] Internal combustion < 20 MW - Wind on shore flat terrain - Combined cycle (TG) NGA < 3000 MW - Combined cycle (TG) NGA < 200 MW Period

9 Total electricity production + import Electricity [GWh] VEN VDA UMB TOS TAA SIC SAR PUG PIE MOL MAR LOM LIG LAZ FVZ EMR CAM CAL BAS ABR Total Period Total electricity production for voltage level Electricity [GWh] Period

10 Demand for voltage level Electricity [GWh] Total Period needs for improvements Major needs for improvement: peak/reserve requirement management, able to interact with multi-grid situations lumpy investment approach More warning message (e.g. TS Annual, demand excess,. )

11 Thanks to Amit and Uwe

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