La pianificazione delle reti elettriche di distribuzione in MT consiste nell’individuarne la topologia ottimale dal punto di vista sia tecnico che economico, nello stabilire per i rami della rete le sezioni più convenienti e nel determinare la successione cronologica degli interventi da attuare per raggiungere la configurazione desiderata. Il problema si presenta complesso per il fatto che le cabine primarie AT/MT sono chiamate ad alimentare nodi aventi caratteristiche differenti. La maggior parte di essi è costituita da cabine secondarie MT/BT (pubbliche o private), le quali possono essere situate in area urbana o rurale, richiedendo di conseguenza diverse modalità di collegamento: in area urbana si ricorre prevalentemente a conduttori in cavo, mentre in zona rurale si usano preferibilmente linee aeree. Inoltre possono essere presenti unità di generazione generalmente non di proprietà dell’ente distributore, ma appartenenti a privati. Per il pianificatore riveste poi estrema importanza l’evoluzione nel tempo del sistema, che si può concretizzare con la comparsa di nuovi utilizzatori, con la variazione del carico richiesto da quelli già alimentati, ecc.. Fintanto che la potenza della Generazione Distribuita (GD) installata è bassa rispetto alla totale potenza richiesta dai carichi, la tipica configurazione radiale, impiegata fino ad ora per le reti di distribuzione MT, si dimostra economicamente e tecnicamente conveniente per il suo esercizio. Tuttavia, in base alle considerazioni sviluppate nella relazione preliminare di Ricerca di Sistema A4/006497 inerente la evoluzione della rete di distribuzione MT in presenza di elevati livelli di penetrazione di GD, si evince che i potenziali benefici derivanti dall’esercizio a congiungenti chiuse, o più in generale magliato, di tali reti elettriche possono compensare, almeno in parte, i maggiori oneri che questi schemi innovativi comportano. Infatti, rispetto all’esercizio radiale, si hanno maggiori costi per l’adeguamento del sistema di protezione poiché, a causa della magliatura, aumenta il livello delle correnti di corto circuito e ciò potrebbe comportare un adeguamento del potere di interruzione degli interruttori. Inoltre si complica la selettività delle protezioni, che richiede soluzioni più complesse (ad esempio relè direzionali a mutuo consenso) o simili a quelle usate per le reti di trasmissione (es. relè distanziometrici). Ciononostante, se la GD supera determinati livelli di penetrazione, può essere integrata e sfruttata adeguatamente su una rete magliata piuttosto che radiale e si possono conseguire maggiori vantaggi relativamente alla riduzione delle perdite, all’uniformità dei profili di tensione e alla continuità del servizio fornito agli utenti finali. È stato altresì osservato che la costruzione non basata su criteri di ottimalità dei rami di magliatura e/o il posizionamento non corretto delle unità di generazione possono invece comportare peggioramenti nella prestazione complessiva delle reti. L’intero problema di pianificazione risulta inoltre complicato dall’aleatorietà delle variabili (potenza generata dalla GD, variabilità giornaliera dei carichi, affidabilità dei singoli componenti, …) e dall’incertezza dello scenario in cui dovrà evolvere la rete MT (crescita dei carichi nel lungo termine, costi di produzione dell’energia elettrica, comparsa di nuovi nodi, evoluzione del mercato elettrico).

Tutti questi aspetti rendono particolarmente complessa l’attività del pianificatore. Ne consegue la necessità di individuare strumenti di pianificazione innovativi in grado di tenere conto dei vantaggi e degli svantaggi introdotti dalle nuove strutture di rete che si intende adottare, nonché dei costi complessivi ad essi associati, al fine di aiutare il pianificatore a selezionare le azioni più proficue da intraprendere per far evolvere la rete di distribuzione MT. Nella presente relazione sono state indicate le principali linee da seguire per realizzare due software di pianificazione: • il primo consiste nella determinazione di una struttura ottimale di rete magliata a fronte di uno scenario prefissato di GD nota in quantità e posizione; • il secondo, viceversa, consentirà di determinare l’entità ottimale di generazione da allocare( massima generazione installabile) in una struttura di rete di distribuzione prefissata. Essi affiancheranno i prototipi PREDA (per la pianificazione ottimale di una rete di distribuzione radiale MT con GD) e PROLOCOGD (per la allocazione ottimale di GD su rete radiale) sviluppati, in una precedente collaborazione con il DIEE dell’Università di Cagliari, nel triennio 2000-2002 in ambito Ricerca di Sistema – Progetto GENDIS. PREDA e PROLOCOGD, che fanno parte del sistema SPREAD (ambiente integrato per la pianificazione di reti MT con GD), saranno presi a riferimento per lo sviluppo dei due software citati i quali, ovviamente, dovranno tenere conto di modificati criteri di pianificazione. Infatti la nuova topologia di rete che si intende studiare necessariamente impone di intervenire sugli algoritmi di ottimizzazione; per questo motivo, nella presente relazione, sono state brevemente descritte le principali tecniche di ottimizzazione esistenti che meglio si potrebbero adattare al problema in questione (cioè lo studio dell’evoluzione delle reti con struttura magliata), e sono state riportate le possibili soluzioni da implementare per realizzare le nuove versioni del software di pianificazione. Inoltre occorre osservare che il lavoro del pianificatore è caratterizzato da difficoltà sempre più onerose per la necessità di dover considerare contemporaneamente un numero crescente di aspetti spesso tra loro contrastanti e non sempre omogenei (es. costi di costruzione, manutenzione e delle perdite, continuità del servizio fornito, qualità dell’alimentazione elettrica). Conseguentemente è spesso arduo definire un’unica Funzione Obiettivo globale che tenga conto di tutti questi aspetti: occorre infatti prima di tutto renderli tra loro omogenei (ad esempio esprimendoli tutti sotto forma di costi) e poi combinarli opportunamente (ad esempio sommando tutti i costi associati a ciascun obiettivo). Inoltre la particolare combinazione adottata potrebbe dare inavvertitamente maggior importanza ad uno specifico obiettivo di pianificazione a scapito degli altri. Questo può rappresentare un inconveniente per il pianificatore, il quale a seconda delle circostanze può avere necessità di privilegiare aspetti differenti. Per questo motivo è stato ritenuto opportuno dotare i nuovi moduli di pianificazione di una opzione di ottimizzazione aggiuntiva basata su tecniche Multiobiettivo, che affiancherà la più classica procedura di ottimizzazione basata sulla minimizzazione di un’unica Funzione Obiettivo globale. Le tecniche Multiobiettivo sono metodologie di ottimizzazione appositamente sviluppate per trattare problemi caratterizzati da molteplici obiettivi di ottimizzazione tra loro disomogenei e contrastanti. Esse sono strutturate in modo da non fornire un’unica soluzione ottima, ma sono in grado invece di costruire un insieme di soluzioni ottimali tra le quali l’operatore potrà scegliere quella che ritiene più conveniente. Partendo da una soluzione, ottenuta attraverso l’ottimizzazione di una generica Funzione Obiettivo globale, la procedura esegue una ottimizzazione successiva su uno specifico aspetto di pianificazione precedentemente scelto, accettando peggioramenti sugli altri obiettivi non superiori a limiti prefissati.

Variando questi limiti viene prodotto in uscita un insieme di soluzioni, che potranno più o meno privilegiare uno specifico obiettivo di pianificazione a fronte di maggiori oneri su altri aspetti. La scelta tra le diverse soluzioni sarà fatta dal pianificatore sulla base della sua esperienza o ricorrendo agli strumenti tipici della Teoria delle Decisioni. In questo caso, in aggiunta alle metodologie già implementate nel modulo TEODORA (prototipo basato sulla teoria delle decisioni, per il trattamento delle incertezze applicato alla pianificazione della rete, anche esso disponibile nel su menzionato ambiente SPREAD), viene descritto un nuovo strumento decisionale basato sul metodo di Trade-Off. Similmente agli altri metodi già sviluppati ed implementati nel modulo TEODORA (minimizzazione dei Costi Attesi, minimizzazione del massimo Disappunto e metodo delle Aree di Stabilità), il Trade-Off non pretende di trovare la soluzione ottimale, quanto piuttosto di fornire gli strumenti per valutare le relazioni tra la bontà di ogni soluzione e le incertezze che la caratterizzano, eliminando molte soluzioni non desiderabili (ossia soluzioni che analizzate in ogni possibile scenario futuro risultano sempre peggiori di altre). Al termine della procedura si perviene a un insieme ristretto di soluzioni, che rappresentano un ragionevole compromesso fra tutti gli obiettivi. A ciascuna soluzione è infatti attribuita una specifica robustezza che si traduce in termini probabilistici nella probabilità di essere una soluzione accettabile per la maggior parte degli scenari allo studio pur non essendo la migliore per alcuni di essi. L’intera attività, analisi e sviluppo dei nuovi strumenti di pianificazione, sarà svolta in collaborazione con il DIEE dell’Università di Cagliari.