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rapporti - Rapporto di Sintesi

Progetto “Generazione distribuita e reti attive” – Attività 2014

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Progetto “Generazione distribuita e reti attive” – Attività 2014

Il documento presenta la sintesi dei risultati conseguiti nelle ricerche relative alla generazione distribuita, alle reti di distribuzione attive e ai sistemi di accumulo di energia di grande taglia a supporto del sistema elettrico. I risultati riguardano sia lo sviluppo di nuove tecnologie, sia la loro sperimentazione in laboratorio e in campo. Il progetto include anche un’attività a supporto delle istituzioni in iniziative internazionali per lo sviluppo delle Smart Grid.

Il presente documento riporta una sintesi dei principali risultati delle attività svolte nel Piano Annuale di Realizzazione (PAR) 2014 del progetto “Generazione distribuita e reti attive”. Il documento si articola in un capitolo introduttivo dove si riportano i principali programmi di ricerca nazionali e internazionali,e i principali obiettivi del progetto triennale, a cui segue la descrizione della struttura del progetto che si basa su otto linee di attività. A ciascuna linea è dedicato un capitolo, essa è costituita da più tematiche e per ognuna si riportano i principali risultati, gli obiettivi e le motivazioni della ricerca, nonché le fasi disviluppo della stessa e un breve riassunto dell’attività svolta nel precedente PAR. Segue poi una breve descrizione delle attività svolte nei progetti UE correlati e nei gruppi di lavoro nazionali e internazionali: IEA, CIGRE, EEGI, Smart Grid Coordination Group, IEC, CENELEC, CEI ecc.
L’azione di diffusione delle conoscenze si è esercitata in modo continuo attraverso la pubblicazione diarticoli e presentazioni a convegni, per i dettagli si rimanda al capitolo conclusivo. Particolarmente intensi sono stati i contatti con i costruttori di componenti e gli operatori delle reti elettriche, sisottolineano ad esempio le collaborazioni con ANIE, Enel Distribuzione, A2A ed ACEA, a cui siaggiungono gli operatori delle telecomunicazioni come Telecom Italia e Vodafone, con i quali si svolge il tema dell’integrazione tra reti elettriche e di comunicazione per lo sviluppo delle Smart Grid. Inoltre, èi n corso una collaborazione con A2A relativamente all’iniziativa A2A – CP Lambrate, si tratta di uno degli otto progetti pilota di reti intelligenti in media tensione ammessi al trattamento incentivante dall’AEEGSI. RSE partecipa con l’integrazione della propria test facility di GD nell’impianto pilota; la test facility è a tutti gli effetti una microrete in bassa tensione, con topologia configurabile, costituita da diversi sistemi di generazione, sistemi di accumulo e carichi.
L’obiettivo generale del progetto è lo studio, lo sviluppo di modelli e la sperimentazione di metodologie e tecnologie idonee a favorire la transizione verso le reti attive di distribuzione, cioè a forme digenerazione distribuita sul territorio, con forte presenza di fonti rinnovabili non programmabili, gestite in modo efficiente e in grado di garantire servizi al sistema energetico nazionale in un ottica di sicurezza e qualità della fornitura elettrica, e di compatibilità ambientale.
Il progetto si è quindi rivolto allo:
•sviluppo di modelli e algoritmi di gestione e controllo delle risorse energetiche distribuite e alla lorosperimentazione in alcune reti attive di media tensione e nella test facility di GD di RSE;
•studio e applicazione delle tecnologie di comunicazione per le reti attive;
•sviluppo di convertitori elettronici e alla sperimentazione di sistemi di protezione;
•studio e sperimentazione delle reti attive in corrente continua, tra cui l’analisi delle problematiche di guasto.
Sono stati poi studiati i potenziali sviluppi dei sistemi di accumulo di grande taglia, come ad esempio isistemi di generazione e pompaggio marino e lo stoccaggio del gas naturale.
Sono stati anche affrontati gli aspetti legati alla pianificazione integrata dello sviluppo delle fonti rinnovabili nel territorio, all’accettabilità sociale e alla sostenibilità ambientale dell’eolico. Sono stati sviluppati modelli previsionali della produzione fotovoltaica, eolica e ad acqua fluente. E’ proseguito il monitoraggio degli impianti fotovoltaici presenti sul territorio nazionale e sono state impiegate nuove metodologie di analisi delle prestazioni dei moduli fotovoltaici (FV) e analizzate le situazioni di rischio incendio dei moduli FV negli edifici. Infine, sul fronte della piccola generazione è proseguita la verifica sperimentale delle prestazioni di un mini ciclo combinato costituito da due microturbine a gas a combustione esterna (EFMTG), con caldaia alimentata a biomassa, e un ciclo a recupero a bassa entalpia (ORC).
In particolare, tra le principali attività svolte si citano:
•monitoraggio delle attività per favorire lo sviluppo delle Smart Grid a livello internazionale;
•prima fase di sviluppo di una metodologia per l’analisi dei costi e dei benefici dei progettiSmart Grid;
•rilascio della versione validata del SW di gestione e controllo (VoCANT 2.0) per reti didistribuzione attive in media tensione, comprensiva di stimatore dello stato della rete; tale versione è stata integrata in sistemi di telecontrollo reali per la sua sperimentazione in impianti pilota e dimostratori di ACEA ed Enel distribuzione;
•sviluppo di un sistema di controllo per microreti (MMS- Microgrid Management System), l’MMS esegue una pianificazione ottima e la gestione in tempo reale delle risorse energetiche diuna microrete in BT connessa alla rete di media tensione;
•sviluppo e sperimentazione nella test facility di GD di algoritmi di controllo di tipo droop pergestire la transizione e il funzionamento in isola di una microrete di GD;
•studio di nuovi strumenti di calcolo in grado di simulare simultaneamente (co-simulazione) il comportamento dei sistemi di distribuzione dell’energia elettrica e dei sistemi di telecomunicazione;
•realizzazione di modelli di rete elettrica di distribuzione espressi secondo lo standard CIM;
•analisi per l’identificazione della metodologia per la definizione dei requisiti dei sistemi di telecomunicazione per applicazioni smart grid;
•descrizione di casi d’uso per le Smart Grid, identificazione di security level secondo la metodologia SGIS e definizione di security policy;
•prima fase di utilizzo di simulatori di rete ICT per la valutazione dell’effetto degli attacchi all ecomunicazioni per le smart grid; primo utilizzo di un Test bed per la sperimentazione di protocolli e funzioni per la gestione direti attive in condizioni di cyber security;
•studio e analisi del comportamento in condizioni di sovraccarico e in presenza di generazione distribuita di un dispositivo per reti BT, per il miglioramento della Power Quality;
•verifica delle prestazioni del controllo mediante simulazioni Real Time (CHIL – Control Hardware in the Loop);
•sperimentazione nella test facility in corrente continua, delle funzioni di controllo realizzate per consentire ad un sistema di accumulo connesso ad un impianto fotovoltaico di svolgere funzionidi supporto alla rete e per l’utente;
•coordinamento, mediante selettività logica, delle protezioni in reti attive in media tensione, in configurazione sia radiale sia magliata: analisi e verifica, anche al simulatore Real Time, dell’integrazione delle sequenze di richiusura automatica; •verifica in laboratorio dell’interoperabilità di protezioni multifunzione di costruttori differenti;
•analisi per la stima della sostenibilità tecnico/economica di micro-reti in isola con generazione distribuita e accumulo interfacciati con elettronica di potenza;
•studio e analisi di reti attive in media tensione in corrente alternata magliate attraverso la realizzazione di collegamenti in corrente continua: verifica della possibilità di esercire la rete incondizioni di contro-alimentazione con un funzionamento in isola del convertitore, a seguito della selezione del tronco guasto nella rete in alternata;
•analisi e sperimentazione di guasti in sistemi di distribuzione in corrente continua al fine di definire i criteri di protezione delle persone e delle parti attive della rete;
•sviluppo e sperimentazione nella Test Facility di differenti algoritmi sia per la gestione ottimizzata delle risorse della microrete, sia per il controllo di tensione e di potenza ed energia al punto di connessione;
•sviluppo, integrazione e sperimentazione di un sistema basato su OPC-Server che garantisce, mediante un’architettura di scambio dati standardizzata, flessibile e affidabile, la facile integrazione di algoritmi e funzioni di controllo nel sistema di supervisione;
•sviluppo, integrazione e sperimentazione nella Test Facility di uno stimatore dello stato di una rete attiva in bassa tensione;
•sviluppo, implementazione e sperimentazione di una nuova metodologia automatica per il calcolo delle previsioni di produzione fotovoltaica sulla base dei dati storici di previsione meteoe produzione FV;
•integrazione e sperimentazione nella Test Facility di un nuovo sistema di accumulo con batterie al piombo VRLA;
•predisposizione della Test Facility alla sperimentazione nell’ambito del progetto “A2A-SmartGrids Lambrate”;
•valutazione della fattibilità economica di un impianto di generazione e pompaggio che utilizza acqua marina per supportare l’integrazione nella rete elettrica di elevate quantità di fonti rinnovabili non programmabili;
•individuazione di nuovi serbatoi geologici, in Italia, per lo stoccaggio del gas naturale e messa a punto di strumenti modellistici integrati di tipo geologico e numerico, idonei a studiare il processo industriale di stoccaggio;
•sviluppo di metodologie e studi atti a promuovere l’inserimento sostenibile dei progetti di sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili nel territorio;
•sviluppo di modelli numerici di previsione di variabili meteorologiche, e di modelli di post processing al fine di stimare la produzione, a breve termine e a scala locale, da impiantif otovoltaici, eolici e ad acqua fluente;
•analisi del comportamento all’incendio dei moduli fotovoltaici e definizione di procedure di prova specifiche per la determinazione delle caratteristiche di reazione al fuoco di tali moduli;
•analisi del comportamento prestazionale e dell’affidabilità dei moduli e degli altri componenti di impianti fotovoltaici in esercizio in varie condizioni climatiche e di installazione, attraverso prove di laboratorio innovative per la diagnosi qualitativa dei moduli fotovoltaici e il monitoraggio di diversi impianti fotovoltaici presenti sul territorio italiano;
•verifica sperimentale delle prestazioni di un mini ciclo combinato EFMTG-ORC alimentato a biomassa al fine di individuare soluzioni impiantistiche volte a migliorare i rendimenti di conversione e l’affidabilità d’impianto.
A complemento e anche con lo scopo di meglio indirizzare la prosecuzione del progetto, sono state svolte attività di supporto alle istituzioni nazionali (es. Ministero dello Sviluppo Economico, AEEGSI, regioni) e alle iniziative internazionali di cooperazione sulle Smart Grid, come: ISGAN, JPSG EERA,EEGI-Team e ETP Smart Grid.

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