REGOLAZIONE DELLA FREQUENZA E DELLA TENSIONE Indagine sul parco di produzione elettrica italiano

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1 Torna al programma REGOLAZIONE DELLA FREQUENZA E DELLA TENSIONE Indagine sul parco di produzione elettrica italiano Giuseppe Dell Olio, Marino Sforna GRTN S.p.A., Direzione Rete Pagina 1

2 Documenti di riferimento [1] GRTN, 'Regole tecniche di connessione ', GU n. 265, 13 dicembre [2] GRTN, 'Regole per il dispacciamento', vers.1.1, 9 agosto [3] AEEG, Delibera n. 95/01, 'Condizioni per l'erogazione del pubblico servizio di dispacciamento...'. Pagina 2

3 Segue-Documenti di riferimento [4] Decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79, di attuazione della direttiva 96/92/CE recante norme comuni per il mercato interno dell energia elettrica. [5] Ministero dell Industria, del Commercio e dell Artigianato, direttiva del 21 gennaio 2000, Direttive per la società Gestore di trasmissione nazionale di cui all art. 3, comma 4, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n.79. [6] GME, 'Disciplina del mercato elettrico...', Pagina 3

4 Segue-Documenti di riferimento [7] UCPTE: 'Regles du jeu relatives aux réglages primarie et secondaire de la fréquence e de la puissance dans l'ucpte', [8] CEI, Norma 11-32, 'Impianti di produzione di energia elettrica connessi a sistemi di III categoria', [9] GRTN, 'Partecipazione alla regolazione di frequenza...', [10] GRTN, 'Partecipazione alla regolazione di tensione', Pagina 4

5 Caratteristiche del campione di gruppi esaminato Circa 530 gruppi; Potenza: Minima: 10 MVA; Massima: 750 MVA; Media: 115 MVA. Potenza totale: MVA; Dati raccolti durante il Pagina 5

6 Regolazione della Frequenza Secondo le indicazioni UCTE [7], recepite dal GRTN, viene effettuata in tre fasi successive : Regolazione primaria; Regolazione secondaria; Regolazione terziaria. Ciascuna è caratterizzata da un tempo di intervento ed una finalità propri. Pagina 6

7 Frequenza: regolazione, primaria Servizio OBBLIGATORIO. Gruppi interessati (RD, ): Tutti i gruppi collegati a reti con obbligo di connessione di terzi, eccettuati: Gruppi di potenza <10 MVA; Gruppi alimentati da fonti rinnovabili non programmabili; Gruppi idrici (anche se non ad acqua fluente), quando sussistano particolari condizioni idrologiche. Pagina 7

8 Frequenza: regolazione primaria Scopo: Ristabilire l'equilibrio di potenza sulla rete; di tipo proporzionale (RJPS, A-1) viene effettuata automaticamente da ciascun regolatore. Pagina 8

9 Frequenza: regolazione primaria arresta la variazione della frequenza; agisce entro s (a seconda della gravità dell evento) (RJPS, C-1.5); occorre che i gruppi dispongano, al momento del disservizio, di una adeguata "riserva di regolazione primaria". Pagina 9

10 Frequenza: regolazione primaria La UCTE prescrive (RJPS, C-1.5) che l intera riserva di regolazione primaria sia attivata interamente entro un tempo massimo pari a: 15 secondi dal disservizio per disservizi inferiori a 1500 MW; variabile linearmente tra quindici e trenta secondi per squilibri compresi tra 1500 e 3000 MW. Pagina 10

11 Curva di risposta della regolazione primaria Potenza di regolazione (MW) Tempo di dispiegamento (s) Pagina 11

12 Frequenza: regolazione primaria Dopo l intervento della regolazione primaria, nuova situazione di regime: la riserva complessiva di regolazione primaria è stata consumata (in tutto o in parte); la frequenza ha un valore inferiore a quello di programma (regolaz. Proporzionale). Il transito di potenza sulle linee di interconnessione ha un valore diverso da quello di programma. Pagina 12

13 Frequenza: regolazione secondaria ( Regolazione frequenza-potenza ) È di tipo proporzionale-integrale. Ristabilisce la frequenza di programma. Ristabilisce il valore concordato per la potenza in transito sulle interconnessioni. Viene effettuata da un regolatore automatico centralizzato. Agisce entro i 15 min successivi al ripristino dell equilibrio. Pagina 13

14 Frequenza: regolazione secondaria Obbligo di formulare offerte. Gruppi interessati (RD, ): I gruppi abilitati, eccettuati: Gruppi non in grado di offrire la quantità minima negoziabile ; Gruppi indisponibili; Gruppi alimentati da fonti rinnovabili non programmabili; Gruppi idroelettrici (anche non ad acqua fluente), quando sussistano particolari condizioni idrologiche. Pagina 14

15 Frequenza: regolazione secondaria I gruppi che partecipano alla regolazione secondaria devono disporre di una riserva di regolazione secondaria, che si aggiunge alla riserva di regolazione primaria ed è distinta da essa. La banda di regolazione secondaria deve essere almeno pari: Al 15% della potenza efficiente (gruppi idrici); Al 6% della potenza efficiente, con il minimo di 10 MW (gruppi termici). Pagina 15

16 Frequenza: regolazione terziaria Ripristina le riserve di regolazione secondaria dei vari gruppi. Di solito non richiede l impiego di dispositivi automatici. Pagina 16

17 Frequenza: regolazione terziaria Riserva a salire (RD, ) 5 min; 15 min; 60 min. Riserva a scendere (RD, ) 5 min; 15 min. Pagina 17

18 Frequenza: regolazione terziaria Obbligo di formulare offerte per ciascuna tipologia. Gruppi interessati (RD, ): I gruppi abilitati, eccettuati: Gruppi indisponibili; Gruppi alimentati da fonti rinnovabili non programmabili; Gruppi idroelettrici (anche non ad acqua fluente), quando sussistano particolari condizioni idrologiche. Pagina 18

19 Frequenza: caratteristiche dei regolatori Regolatore con statismo s=5% Frequenza di rete (Hz) Carico di turbina (%) Pagina 19

20 Minimo statismo impostabile Requisiti GRTN Risultati indagine Statismo minimo non superiore al 2% (RC, 5.10). 80% dei gruppi esaminati è conforme; 75% della potenza corrispondente è conforme; I gruppi di potenza < 150 MVA hanno tendenzialmente regolatori migliori (basso statismo minimo). Pagina 20

21 Minimo statismo impostabile (%) Percentuale gruppi (%) Minimo statismo impostabile Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 21

22 Frequenza: caratteristiche dei regolatori Def: Zona di insensibilità del complesso grupporegolatore (RJPS, A - 3). È definita dai valori limite di frequenza tra i quali il regolatore, a causa dei propri limiti di prestazione, non agisce. Def: Banda morta del complesso gruppo-regolatore (RJPS, A - 3). È definita dai valori limite di frequenza, impostati volontariamente, tra i quali il regolatore non agisce. Pagina 22

23 Zona di insensibilità Requisiti GRTN Gruppi già in servizio: zona di insensibilità non superiore a ± 20 mhz; Nuove installazioni: zona di insensibilità non superiore a ± 10 mhz. Risultati indagine 85 [87]% dei gruppi esaminati è conforme; 95 [97]% della potenza corrispondente è conforme; I gruppi di potenza < 240 MVA hanno tendenzialmente regolatori migliori (piccola zona di insensibilità). Pagina 23

24 Zona di insensibilità (mhz) Percentuale gruppi (%) Zona di insensibilità Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 24

25 Gradiente di potenza Requisiti GRTN Raccomandazioni UCTE Turbogas: 8% Peff/min; Vapore, comb. liquido o gas: 8% Peff/min; Vapore,carb.:2%Peff/min; Idrici:1%Peff/s. Gruppi ad olio o gas: 8% Pn al minuto; carbone: 1-4% Pn al minuto; gruppi in centrali ad accumulo: 1,5-2,5% Pn al secondo. Pagina 25

26 Gradiente di potenza Requisiti GRTN Risultati indagine Turbogas: >= 8% Peff/min; Vapore, comb. liquido o gas: >= 8% Peff/min; Vapore,carb.:>=2%Peff/min; Idrici:>=1%Peff/s Turbogas: 90% dei gruppi è sostanzialmente conforme; Vapore, comb. liquido o gas: 40% dei gruppi (55% della potenza) è conforme; sono migliori i gruppi > 390 MVA; Vapore,carb.:35% (63% della potenza) è conforme; Idrici:80% dei gruppi (85% della potenza) è conforme. Pagina 26

27 Gradiente di poten (%Peff/min) Percentuale gruppi (%) Gradiente di potenza (gruppi vap. con combustibile liquido o gas) Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 27

28 7 Gradiente di poten (%Peff/sec) Percentuale gruppi (%) Gradiente di potenza (gruppi idroelettr.) Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 28

29 Tempo di avviamento dopo 96 ore Risultati indagine I gruppi di taglia limitata hanno tempi di avviamento inferiori (orientativamente 100 MVA-5 ore); Riserva a 60 minuti: 30% dei gruppi (11% della potenza); in prevalenza, idrici e turbogas; Riserva a 15 minuti: 13% dei gruppi (3% della potenza); soltanto gruppi idroelettrici; Riserva a 5 minuti: 4% dei gruppi (1% della potenza). Pagina 29

30 30 Tempo di avviamento Percentuale gruppi (%) Tempo di avviamento dopo 96 ore Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 30

31 Regolazione della Tensione Organizzata su tre livelli gerarchici: Regolazione primaria; Regolazione secondaria; Regolazione terziaria. Ciascuna è caratterizzata da un area di influenza. Pagina 31

32 Tensione: regolazione primaria Agisce a livello di singola centrale di produzione; effettuata localmente ed in maniera autonoma; tensione regolata: ai morsetti dei gruppi ( R.P. di gruppo ) o sulla sbarra AT di centrale ( R.P. di centrale ). Pagina 32

33 Segue Tensione:, regolazione primaria Servizio OBBLIGATORIO. Gruppi interessati: RP di gruppo : tutti i generatori connessi a reti con obbligo di connessione di terzi (RD, ). RP di centrale : tutte le centrali con almeno un gruppo >100 MVA (RD, ). Pagina 33

34 Tensione: regolazione secondaria Agisce a livello di regione elettrica; effettuata da tre regolatori centralizzati (RRT); tensione regolata: sulle sbarre di alcune stazioni AT ( Nodi Pilota ) della regione; Vi contribuiscono centrali prossime a ciascun nodo pilota. Pagina 34

35 Tensione: regolazione secondaria Attualmente, servizio obbligatorio per i soli gruppi che, alla data di entrata in vigore delle RD, posseggono i necessari requisiti tecnici; Il GRTN identifica i gruppi che posseggono tali requisiti. Pagina 35

36 Vantaggi derivanti dalla regolazione secondaria di tensione Eliminazione dei ricircoli di potenza reattiva tra gruppi di una stessa centrale. Eliminazione dei ricircoli di potenza reattiva tra centrali di una stessa area. Riduzione delle perdite negli alternatori. Pagina 36

37 Tensione: regolazione terziaria Agisce a livello nazionale; effettuata da un regolatore centralizzato (RNT); Vi contribuiscono tutte le centrali che partecipano alla regolazione secondaria. Pagina 37

38 Massimo errore di regolazione Requisiti GRTN Risultati indagine Gruppi termoelettrici: ±0.2%; Gruppi idroelettrici: ±0.5%. Gruppi termoelettrici: 45% dei gruppi (50% della potenza) è conforme; I gruppi di potenza superiore a 275 MVA hanno tendenzialmente regolatori di maggior precisione; Gruppi idroelettrici: la quasi totalità è conforme. Pagina 38

39 Errore max di tensione (%) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Percentuale gruppi (%) Massimo errore di regolazione (gruppi termoelettrici) Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 39

40 Campo di taratura del set-point Direzione di Rete tensione Requisiti GRTN Risultati indagine Minima tens. impostabile: 80% della tensione nominale (ai morsetti del generatore); Massima tens. impostabile: 110% della tensione nominale. Minima tens. impostabile: 60% dei gruppi (55% della potenza) è conforme; Massima tens. impostabile: circa il 90% dei gruppi è conforme. I gruppi di potenza <135 MVA hanno tendenzialmente un campo di taratura più ampio. Pagina 40

41 Minima tensione impostabile sul regolatore(%) Percentuale gruppi (%) Minima tensione impostabile Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 41

42 Massima tensione impostabile sul regolatore ( Percentuale gruppi (%) Massima tensione impostabile Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 42

43 Tensione di ceiling Requisiti GRTN Sistemi di eccitazione statici: tensione di ceiling >=200%; Altri sistemi di eccitazione (es.: rotanti): tensione di ceiling >=160%. Risultati indagine Sistemi di eccitazione statici: 85% dei gruppi (90% della potenza) è conforme; Altri sistemi di eccitazione: 75% dei gruppi è conforme. Pagina 43

44 500 Tensione d ceiling (%) Percentuale gruppi (%) Tensione di ceiling (ecc. statiche) Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 44

45 Minima tensione di alimentazione (sistemi di eccitazione statici) Requisiti GRTN Risultati indagine Sistemi di eccitazione già in esercizio: 30% del valore nominale; L 85% dei gruppi è conforme al requisito meno severo; Sistemi di eccitazione di nuova installazione: 20% del valore nominale. Il 70% dei gruppi è conforme al requisito più severo. Pagina 45

46 Torna al programma Direzione Rete Minima tensione di alimentazione (%) Percentuale gruppi (%) Minima tensione alimentazione (sistemi di eccitazione statici) Tratto scuro: n. gruppi (%) Tratto chiaro: potenza gruppi (%) Pagina 46