Gli impianti termoelettrici di produzione a Ciclo Combinato si stanno sempre più diffondendo in virtù delle loro elevate prestazioni in termini di consumo specifico e di ridotto livello di emissioni di inquinanti. A loro favore giocano anche la semplicità e i tempi rapidi di realizzazione. Visti gli attuali ritmi di crescita, si può ragionevolmente supporre che nei prossimi anni il parco degli impianti di generazione in Italia, per quanto riguarda la componente termoelettrica, sarà composto in gran parte da impianti di questo tipo unitamente a grossi impianti a carbone con caldaia tradizionale. In entrambi i casi si tratta di centrali che consentono considerevoli profitti alle società di produzione in virtù o del migliore consumo specifico o del più basso costo del combustibile rispetto alle tradizionali caldaie a olio o gas. Entrambe queste tipologie di impianti, e segnatamente quelli a Ciclo Combinato di cui si tratta nel presente rapporto, presentano però problemi di scarsa flessibilità ovvero scarsa attitudine a variare il livello di potenza prodotta con i gradienti richiesti per ottemperare alle funzioni di regolazione primaria e secondaria di frequenza. In particolare gli impianti a Ciclo Combinato vengono spesso eserciti a carico massimo e non partecipano se non in misura ridotta alla regolazione di frequenza sia per limitazioni imposte dalle protezioni della turbogas che per non degradare la loro elevata efficienza termodinamica. Le ragioni della scarsa flessibilità delle turbogas sono anche dovute alla continua ricerca di soluzioni che consentano di aumentare la temperatura di esercizio delle turbine a gas, e quindi l’efficienza termodinamica e di diminuire le emissioni di inquinanti. Ciò ha portato l’esercizio continuativo di queste macchine molto vicino ai limiti ammissibili di esercizio rendendo problematici anche quei piccoli scostamenti che possono essere richiesti dalla regolazione frequenza/potenza. Nel presente rapporto viene studiato in simulazione il problema della regolazione frequenza/potenza applicato a impianti a Ciclo Combinato. Nella prima parte viene descritto in maniera dettagliata il modello matematico di un impianto a Ciclo Combinato che è stato implementato ad hoc per questo studio. Si tratta di un modello orientato a studi di rete e che quindi fornisce una rappresentazione semplificata delle variabili termodinamiche relative al ciclo acqua/vapore dell’impianto. Sono comunque correttamente modellizzate tutte quelle componenti dinamiche che contribuiscono a caratterizzare la generazione di potenza sia della turbina a gas che della turbina a vapore. Sono poi analizzati alcuni transitori di distacchi di generazione in una rete di potenza finita per caratterizzare il comportamento della tradizionale regolazione primaria e secondaria di frequenza del Ciclo Combinato. Lo schema di regolazione tradizionale prevede che la sola turbogas si faccia totalmente carico di regolare la potenza mentre la turbina a vapore viene esercita con valvole di ammissione forzate in totale apertura. Questi transitori sono assunti come riferimento per le

successive valutazioni in cui si è ipotizzato l’intervento anche della turbina a vapore a modulare la potenza prodotta. Sono state esplorate due tecniche di controllo della potenza generata dalla turbina a vapore: entrambe sfruttano l’energia di tipo termico immagazzinata nel generatore di vapore. La prima tecnica fa uso, come nei tradizionali gruppi termoelettrici, delle valvole di ammissione turbina per modulare la potenza generata. La seconda tecnica utilizza il bypass della turbina di alta pressione per aumentare transitoriamente e per un periodo relativamente breve la potenza generata a seguito di disturbi di sottofrequenza sulla rete. Si tratta, in entrambi i casi, di contributi alla generazione di tipo transitorio in quanto a regime è ovviamente necessario ripristinare i corretti livelli energetici (ovvero di pressione) del generatore di vapore. Le simulazioni qui proposte hanno mostrato come con entrambe le tecniche si riesca a migliorare in maniera sensibile il potere regolante degli impianti a Ciclo Combinato rispetto a disturbi anche di notevole entità sulla frequenza di rete. Con questi accorgimenti le prestazioni dinamiche della generazione di potenza di un Ciclo Combinato divengono assimilabili a quelle di un tradizionale gruppo termoelettrico a olio o gas. Il prezzo da pagare per riservarsi le corrette bande regolanti, in termini di perdita di efficienza termodinamica, è pure in linea con quello dei tradizionali impianti termoelettrici.