Sviluppare e sperimentare una metodologia per ridurre l aleatorietà della generazione da Fonti Rinnovabili
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- Ilaria Danieli
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1 LO STORAGE DI ELETTRICITÀ E L INTEGRAZIONE DELLE RINNOVABILI NEL SISTEMA ELETTRICO. I BATTERY INVERTERS Fiera Milano 8 maggio 2014 Dimostrazione di un sistema prototipale per l integrazione di Rinnovabili, Accumulo e Previsioni Meteo Maurizio Verga RSE, Ricerca sul Sistema Energetico Obiettivi Sviluppare e sperimentare una metodologia per ridurre l aleatorietà della generazione da Fonti Rinnovabili Controllare l immissione di energia al punto di interconnessione al fine di soddisfare profili predefiniti (criterio applicabile anche per la massimizzazione dell autoconsumo) Integrare i generatori rinnovabili (campi Fotovoltaici) con sistemi di accumulo e previsioni meteo Sviluppare e testare un algoritmo per il controllo automatico del sistema di accumulo Valutare le caratteristiche del sistema di accumulo (potenza e capacità) Sperimentare metodologie di controllo plurigiornaliere
2 Come funziona il prototipo integrato Previsioni meteo (24/48/72 h) Previsioni di generazione (FV o eolico) al giorno seguente Definizione delle strategie di controllo (potenza e/o energia) La generazione da rinnovabili dipende dalle attuali condizioni meteo Il sistema di accumulo compensa gli errori di previsione La produzione (al punto di interconnessione) in accordo con i profili operativi "dichiarati " L impianto: La Test Facility di Generazione Distribuita di RSE Interconnessione con la rete Campi FV Sistema di accumulo
3 Integrazione di FV, accumulo e previsioni per garantire la prevedibilità dell immissione Campi FV: 20 kwp Accumulo 30 kw/32 kwh Profilo Energia "obiettivo" Periodo di controllo: 15 minuti Controllo Energia Previsioni meteo e FV Integrazione dei sistemi Prova con previsione buona (scarto giornaliero <6%) Scarto finale <0.15%
4 Prova con giornata nuvolosa (scarto giornaliero ~11%) Scarto finale <0.01% Prova con sovrastima previsione (scarto giornaliero ~16%) Scarto finale <1.18%
5 Prova con previsione errata (scarto giornaliero ~40%) Scarto finale <0.07% Prova plurigiornaliera
6 Prova plurigiornaliera Scarto nel periodo di controllo Scarto giornaliero Scarto finale 12.7% 4.2% 0.7% 0.2% 10.8% 0.01% 5.7% 0.13% Prova plurigiornaliera gestione SOC accumulo Ripristino automatico SOC batteria
7 Valutazione caratteristiche del sistema di accumulo Il sistema di accumulo deve essere caratterizzato da potenza e capacità tale da compensare gli errori di previsione Una valutazione degli errori di previsione è complessa, in particolare se si considerano non solo gli errori medi nella giornata ma gli errori nel periodo di controllo (15 min, 1 h ) Dai dati sperimentali è possibile una valutazione preliminare: Per garantire il bilanciamento nella maggior parte delle condizioni il sistema di accumulo dovrebbe avere le seguenti caratteristiche: Potenza: ~ 30% Potenza di picco del Campo FV Energia: ~ 20% dell energia programmata Esempio: Wp FV Potenza accumulo Energia accumulo pari 500 kwh) = 30 kw = 100 kw = 100 kwh (considerando energia media VALUTAZIONE PRELIMINARE E DI MASSIMA Valutazione caratteristiche del sistema di accumulo Analisi caratteristiche accumulo per bilanciamento nelle giornate di prova plurigiornaliera Dati scalati per campo FV con Wp = 100 kw Assenza di sistema di bilanciamento Accumulo: Pot 30 kw En 100 kwh Accumulo: Pot 15kW En 50 kwh En FV En prog sbil day sbil pos sbil pos sbil neg sbil neg sbil pos sbil pos sbil neg sbil neg sbil pos sbil sbil sbil Giorno [kwh] [kwh] % [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] pos neg neg % % % 0 0.0% 5 0.9% % % % % % % % % % % % % 0 0.0% % % % % 6 0.8% % 0 0.0% 0 0.0% 0 0.0% % Assenza di sistema di bilanciamento Accumulo: Pot 10 kw En 50 kwh Accumulo: Pot 10kW En 10 kwh En FV En prog sbil day sbil pos sbil pos sbil neg sbil neg sbil pos sbil pos sbil neg sbil sbil neg sbil pos pos sbil neg sbil neg Giorno [kwh] [kwh] % [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] [%] [kwh] [%] % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % 6 0.8% % 0 0.0% % 0 0.0% % I dati di sbilanciamento % si riferiscono all energia programmata complessiva L estrapolazione dei risultati non è garantita (dipendenza dalle previsioni giornaliere, necessita un analisi statistica)
8 Conclusioni Attività svolte e risultati: Sviluppato e sperimentato un prototipo per garantire i profili di energia al punto di connessione; (testato con due differenti sistemi di accumulo) Il prototipo, testato in differenti condizioni meteo e per differenti accuratezze di previsione, ha operato sempre in modo ottimale Sviluppato e sperimentato un controllo plurigiornaliero dello stato di carica delle batterie Le caratteristiche dell accumulo dipendono dall accuratezza delle previsioni nel periodo di controllo, identificati preliminarmente dei valori di riferimento Attività future Sviluppo di nuove metodologie/algoritmi per migliorare la previsione di produzione fotovoltaica Valutare le dimensioni ottimali dell accumulo (potenza e capacità) sulla base di analisi statistiche Sviluppo e sperimentazione di soluzioni di accumulo ibrido Grazie per l attenzione Riferimento: Maurizio Verga (maurizio.verga@rse web.it) Ulteriori informazioni: web.it Report RdS n (2013) Report RdS n (2014)
Obiettivi dello studio e metodologia applicata
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