In questo rapporto viene presentato uno studio relativo ad una modalità alternativa di regolazione primaria della frequenza su impianti di produzione con caldaia tradizionale. In particolare ci si riferisce alla tecnica denominata “condensate throttling” basata sullo sfruttamento degli accumuli di energia immagazzinata nel macchinario e la si è applicata ad un impianto di produzione a carbone. E’ noto che questa tipologia di impianti presenta problemi di scarsa flessibilità ovvero scarsa attitudine a variare il livello di potenza prodotta con i gradienti voluti per ottemperare ai requisiti della regolazione della frequenza. Normalmente infatti la regolazione primaria avviene agendo sulle valvole di ammissione in turbina e successivamente sulla richiesta di combustibile. Tuttavia la dinamica lenta con cui la caldaia, ed in particolare il sistema di alimentazione del combustibile basato su mulini, risponde a queste sollecitazioni può comportare degli sbilanciamenti della caldaia che fatica a seguire le variazioni di carico imposte dalla turbina. Ciò può tradursi in ampie variazioni di pressione in caldaia con possibilità di intervento di sistemi di protezione che provocano l’esclusione del modo di regolazione coordinato e quindi della regolazione di frequenza. Ulteriori problemi connessi alla regolazione primaria di frequenza tradizionale sono: l’aumento di incombusti come conseguenza della variazione transitoria di portata combustibile richiesta dalla regolazione di caldaia, l’aumento di usura dei componenti dovuti agli stress termici come conseguenza delle ampie variazioni di pressione e temperatura in caldaia e in generale la maggiore criticità di una gestione sbilanciata della caldaia con pendolazioni delle grandezze regolate e aumento della probabilità di intervento di blocchi caldaia. Si ricorda che per far fronte alle richieste di partecipazione alla regolazione primaria di frequenza, gli impianti di generazione devono soddisfare i requisiti [3] del Gestore della Rete di Trasmissione (regole di dispacciamento). In particolare per gli impianti di grossa taglia a carbone è previsto che venga resa disponibile una banda regolante di potenza pari a +/-1.5% della potenza nominale con tempo di rilascio di 30 secondi (il 50% nei primi 15 secondi) e durata di almeno 15 minuti. Un modo interessante per evitare i problemi citati, in caso di transitori di sottofrequenza, è quello di modulare l’apertura delle valvole degli spillamenti della turbina di bassa pressione. La conseguenza è un pronto aumento della potenza prodotta dal gruppo a detrimento dell’energia accumulata nel sistema del preriscaldamento del condensato che fluisce dal condensatore sino al degasatore. Questo metodo,

denominato “condensate throttling” [1], [2], consente un aumento di potenza compatibile con quanto richiesto dalla regolazione primaria, esercibile per un periodo di tempo limitato (10-20 minuti) ma comunque compatibile con detti requisiti. Successivamente è necessario implementare una procedura automatica di “recovery” per il ripristino dei corretti livelli energetici del condensato. I vantaggi che ne derivano sono di minimizzare i disturbi che pervengono alla caldaia la quale non vede cambiare in maniera significativa le proprie condizioni al contorno. Questo comporta la minimizzazione delle variazioni di portata combustibile, di posizione di valvola di turbina (a vantaggio del rendimento complessivo dell’impianto) e della riduzione dell’ampiezza dei transitori di pressione/temperatura a carico della caldaia. Per lo studio ci si è avvalsi del simulatore ALTERLEGO [4] di un gruppo di produzione a carbone da 660 MW in cui sono state implementate tutte le modifiche al processo e soprattutto all’automazione per realizzare la modalità di funzionamento “condensate throttling”. Ciò ha richiesto un vero e proprio progetto delle funzioni di regolazione che sono poi state implementare e messe a punto in transitori di variazione di frequenza di rete. Sono state infine eseguite varie simulazione in modalità “condensate throttling” e in modalità tradizionale mettendo a confronto le due strategie di controllo.