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rapporti - Rapporto di Sintesi

Lo sviluppo e l’esercizio della rete elettrica italiana nel 21° secolo

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Lo sviluppo e l’esercizio della rete elettrica italiana nel 21° secolo

Il progetto di ricerca RETE21 intende investigare le principali problematiche che riguardano lo sviluppo ed l’esercizio delle reti elettriche di trasmissione e distribuzione, nel medio e lungo termine, individuando le soluzioni la cui applicazione può portare ad un sostanziale rinnovamento delle reti stesse per rispondere alle nuove esigenze e cogliere le nuove opportunità. Il progetto intende perseguire, secondo le modalità proprie della ricerca, finalità di: • sicurezza di funzionamento del sistema elettrico • qualità del servizio reso ai clienti • ridotto impatto ambientale • economicità, in termini sia di costi di investimento e di esercizio sia di esternalità, • sicurezza di persone e cose interagenti con la rete, • apertura del mercato elettrico Nel seguito, per ogni sottoprogetto di RETE21 viene riportata una breve sintesi dei risultati che sono ritenuti più significativi tra quelli raggiunti a fine 2004. Per quanto concerne lo sviluppo delle reti di trasmissione e distribuzione (sottoprogetto ESPREL): • Metodologia di analisi per l’ampliamento del concetto di adeguatezza da utilizzare in fase di pianificazione del sistema di trasmissione, e conseguenti strumenti software di valutazione. • Metodologia di analisi degli aspetti tecnici, economici e ambientali che influiscono sulla espansione dei sistemi interconnessi, e conseguenti strumenti software di valutazione. • Modelli, algoritmi e conseguenti prototipi software di pianificazione che consentono analisi tecnico/economiche relative a reti di distribuzione magliate con presenza consistente di GD. • Dati di costo degli elementi di rete AAT, AT e MT, e loro analisi critica, per le reti stesse e per gli impianti di connessione degli utenti. Per quanto concerne gli aspetti di regolazione e controllo relativi all’esercizio dei sistemi (sottoprogetto CONSISTE): • Metodo innovativo per la regolazione frequenza/potenza con aree virtuali. • Metodologia per l’identificazione di indicatori di “voltage stability” basati su logiche neuro-fuzzy e fuzzy-genetiche.

2 • Algoritmi per la correlazioni tra il margine dal collasso di tensione e alcune variabili misurabili del sistema (quali tensioni nei nodi pilota o riserva di reattivo per area). • Definizione di un indice di rischio nell’esercizio della rete. • Metodologie per la scomposizione del sistema elettrico in sottosistemi fortemente connessi all’interno di ciascuno di essi e debolmente connessi tra di loro (“Dynamic Islanding”). • Tecniche di controllo avanzato di tipo MPC (Model Predictive Control), sperimentate con successo in simulato per impianti a Ciclo Combinato e a carbone, ai fini di una migliore regolazione degli impianti: ne discende una maggiore flessibilità dei gruppi nel soddisfacimento della domanda di carico per far fronte alle esigenze della rete elettrica e la possibilità di ottimizzare un funzionale di costo che può comprendere l’efficienza dell’impianto e la minimizzazione degli inquinanti. • Metodo innovativo per lo sfruttamento dell’energia termica accumulata nel circuito acqua-vapore ai fini di una migliore regolazione frequenza/potenza. • Progetto di un sistema di controllo della tensione, verificato in simulato su un’ampia casistica di condizioni di funzionamento di due modelli di reti MT reali, con approfondimento degli aspetti realizzativi del sistema stesso. Per quanto concerne l’applicazione di nuove tecnologie ICT (Information & Communication Technology) all’automazione e gestione dei sistemi elettrici (sottoprogetto SITAR): • Metodologia, basata su tecniche di analisi e modellazione logica, che supporta l’analisi delle esigenze per l’automazione del sistema elettrico e che consente di organizzare e di mettere in evidenza i problemi ICT di sistemi d’automazione complessi; il metodo è stato sperimentato su un caso di studio che integra automatismi locali con un coordinamento centralizzato. • Definizione ed analisi dei requisiti di fidatezza relativi al sistema elettrico e degli ambiti applicativi dell’automazione più significativi ai fini del mantenimento della sicurezza statica e dinamica del sistema stesso, relativamente alla protezione (localizzazione, diagnostica e confinamento dei guasti) ed alla riconfigurazione topologica e funzionale della rete. • Meta-modello a oggetti UML (“Unified Modeling Language”) per la specifica delle funzioni di automazione nell’ambiente ASME (“Automation Software Modelling Environment”); schemi relativi al modello a oggetti e loro generazione automatica da un “editor” prototipale. • Integrazione ASME/SCL (“Substation Configuration Language”) (IEC61850-6) e sua esemplificazione nell’ambito dell’automazione di Cabina Primaria (AT e MT).. • Struttura funzionale, basata su architettura ICT, in grado di soddisfare le funzionalità necessarie alla flessibilizzazione della domanda (con riferimento alle esigenze delle reti di distribuzione MT e BT), con: null definizione delle funzionalità che devono essere allocate ai diversi nodi di automazione del sistema elettrico nazionale; null individuazione delle tecnologie di comunicazione che rispondono ai requisiti richiesti;

3 null individuazione di un’architettura preliminare per un sistema di flessibilizzazione della domanda di energia elettrica, attuabile nel contesto italiano Per quanto concerne lo sviluppo di funzioni innovative di protezione delle reti (sottoprogetto PROTEL): • Metodologie per la individuazione di carenze delle attuali funzioni di protezione della rete di trasmissione; individuazione di esigenze di esercizio oggi non soddisfatte con conseguenti spazi di ricerca per l’elaborazione di funzioni di protezione innovative, con particolare riferimento alla protezione di vaste aree, con capacità adattative e coordinata con il controllo operativo. • Metodologie per la individuazione di carenze delle attuali funzioni di protezione della rete di distribuzione in media tensione; individuazione di esigenze di esercizio oggi non soddisfatte con conseguenti spazi di ricerca per l’elaborazione di funzioni di protezione innovative, con particolare riferimento al riconoscimento degli “archi intermittenti” ed alla localizzazione del guasto. • Dimostrazione sperimentale della possibilità tecnica della connessione sotto tensione del dispositivo di verifica in campo dei trasduttori di tensione e corrente di reti AAT, evitando il fermo impianto: questa prassi, verificata su scala reale in laboratorio, non risulta essere sviluppata o in uso in altri paesi. Per quanto riguarda l’individuazione di strutture di rete innovative, l’applicazione di nuove tecnologie e la qualità del servizio (sottoprogetto NOVARET): • Metodologie per l’individuazione di interessanti scenari di applicazione per impianti HVDC con ponti di conversione a tiristori nella rete elettrica italiana (in particolare la dorsale adriatica), con indicazione delle soluzioni circuitali (in materia di schemi di collegamento) più idonee per il potenziamento del sistema • Fattibilità di trasformazione di una linea AT da c.a. a c.c.: lasciando inalterata la geometria del traliccio: la trasformazione non è vantaggiosa (in termini di aumento della capacità di trasporto) nel caso si consideri una semplice terna, mentre nel caso di una doppia terna, si ha un incremento della potenza trasmissibile, tuttavia il livello delle tensioni c.c. ammissibili non è elevato. Ne consegue che una trasformazione da c.a. a c.c. non può non prescindere dalla esecuzioni di sostanziali modifiche dei sostegni. • Analisi delle soluzioni circuitali ipotizzabili per l’integrazione di sistemi HVDC con convertitori a tensione impressa (VSC) nella rete di subtrasmissione: null identificazione della tipologia circuitale più idonea per l’applicazione nel sistema di subtrasmissione (in particolare per l’alimentazione di grossi centri urbani), scartando ipotesi di trasformazione di intere isole AT da c.a. a c.c. qualora siano presenti diverse cabine primarie AT/MT; null metodologia per la valutazione dell’impatto armonico di tali impianti nel sistema di subtrasmissione AT ; null procedura per il calcolo delle prestazioni delle stazioni di conversione.

4 • Analisi degli schemi circuitali possibili per la rete BT in corrente continua ad alta qualità, con valutazioni di affidabilità e dei costi di investimento per la sua realizzazione (con confronto rispetto a soluzioni tradizionali con UPS). • Analisi dell’applicazione di cavi SAT congiuntamente ad altri dispositivi innovativi di accumulo (SMES) e protezione dalle sovracorrenti (Fault Current Limiter); si dimostra che nelle reti di distribuzione MT l’applicazione dei cavi SAT (anche eventualmente in corrente continua) è vantaggiosa soprattutto se associata ai dispositivi di cui sopra ed anche all’impiego dell’idrogeno sia per refrigerazione (in fase liquida) sia al contempo esso stesso come vettore energetico. • Definizione completa di metodi e strumenti di caratterizzazione di tutti i parametri di interesse per la comunicazione PLC (Power Line carrier), applicata alle reti elettriche di tutti i livelli di tensione, e costituzione di una base dati consistente di caratteristiche delle reti, dei componenti elettrici e degli accoppiatori. • Definizione del metodo più efficace per la costruzione del modello in alta frequenza delle reti. • Completamento di un software di valutazione della suscettibilità ai disturbi di carichi industriali (sua disponibilità d’uso sul sito Internet http://powerquality.ricercadisistema.it). • Elementi di analisi tecnica, a supporto di AEEG, per il documento di consultazione “Indennizzi automatici ai clienti del servizio elettrico alimentati in alta e media tensione con elevato numero annuo di interruzioni” • Individuazione di indici di caratterizzazione della qualità del servizio. • Analisi degli effetti latitudine, stagione, polarità, soglie, incertezze di rete sui dati di LLS (Lightning Location System). • Analisi dei risultati internazionali sul valor medio di corrente e delle relative incertezze, sulla base delle misure disponibili. • Verifica della compatibilità dei valori rilevati dai sistemi LLS con quelli di altri esperimenti. • Verifica (benchmarking) del comportamento SIRF (LLS italiano attivo presso il CESI) rispetto ad altri LLS installati in stati esteri. • Analisi degli effetti di accumulo, nella densità di fulmini, dovuti a strutture alte ed isolate e del raggruppamento “flash-stroke” (fulmine complessivo e scariche singole) negli LLS e ipotesi di miglioramento. • Corrispondenza, in Italia, tra le aree a più alta densità oraria e le aree di maggior ceraunicità. • Valutazione del campo elettrostatico al suolo dovuto ai fulmini nube-nube. • Modello di calcolo per il campo elettromagnetico generato da una scarica nube-nube ed accoppiamento del modello al simulatore LIOV-EMTP. • Algoritmo per la definizione della traiettoria di una cella temporalesca sulla base dei casi temporaleschi registrati. • Progettazione e sviluppo di un data-base relazionale contenente i dati dei temporali campione 2003

5 • Raccolta e analisi casi temporaleschi significativi per l’estate 2004, utilizzando anche le immagini del nuovo satellite MSG. Per quanto concerne la gestione avanzata dei componenti di rete (sottoprogetto GESCOM): • Definizione dei componenti di interesse e delle loro tassonomie. • Analisi e specifica della struttura della banca dati per la successiva popolazione dell’archivio componenti. • Metodologie di trattamento e di elaborazione dei dati dell’archivio di cui sopra. • Trasformatori di potenza Messa a punto del sistema di rilevamento di eventuali deformazioni dell’avvolgimento tramite misura della risposta in frequenza della macchina, iniettando il segnale attraverso la bobina di sbarramento e misurando i segnali dalle prese capacitive dei passanti. • Isolamento superficiale di linea e di stazione Progetto e realizzazione di 2 centraline, controllate a distanza, per la misura del grado di contaminazione superficiale di isolatori (altre 4 centraline sono in fase di assemblaggio e saranno installate sul territorio italiano in collaborazione con TERNA).

6 • Componenti di linee aeree Misura dell’attività di conduzione superficiale di catene di isolatori attraverso il rilievo di scariche parziali. • Cavi di potenza di media ed alta tensione Verifica di metodi di monitoraggio in linea per l’identificazione di difetti che producono scariche parziali. Per quanto riguarda l’interazione tra le reti elettriche, l’ambiente ed il territorio (sottoprogetto INTREAT): • Individuazione ed analisi di indicatori territoriali atti a definire i livelli di sostenibilità dei territori che verranno coinvolti nella realizzazione dei nuovi collegamenti transfrontalieri. • Nuovo approccio finalizzato ed elaborare una stima quantitativa (monetaria) dell’impatto visivo degli elettrodotti. • Metodologie per la definizione dei principali parametri di “performance” tecnico-economici su cui impostare l’analisi comparata tra le possibili tecnologie di trasmissione. • Analisi dei principali indicatori urbanistico/territoriali, atti a definire gli impatti in ambiente urbano e periurbano ai fini sia della pianificazione che del riordino del medesimo. • Analisi critica della normativa nazionale e comunitaria, riguardante la protezione dei lavoratori esposti per motivi professionali ai campi elettrici e magnetici a bassa frequenza, e evidenziazione di punti critici connessi con l’applicazione pratica della normativa stessa; identificazione dei problemi aperti sia sul fronte della normativa tecnica sia su quello della più ampia normativa di tutela sanitaria dei lavoratori. • Rassegna critica delle principali conoscenze in tema di percezione, comunicazione e gestione del rischio da esposizione ai CEM, con particolare riferimento alle varie iniziative avviate a livello internazionale, comunitario e nazionale.

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