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rapporti - Deliverable

Algoritmi basati su tecniche MPC per la realizzazione di funzioni di regolazione innovative

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Algoritmi basati su tecniche MPC per la realizzazione di funzioni di regolazione innovative

Il rapporto presenta i risultati dell’attività di sviluppo, simulazione e sperimentazione di algoritmi di controllo basati su Model Predictive Control per la realizzazione di un servizio di regolazione “ultra-veloce” della frequenza operato da sistemi di accumulo stand-alone o accoppiati ad un parco eolico. In particolare, gli algoritmi proposti in un precedente rapporto sono stati implementati su una scheda hardware e provati in tempo reale in configurazioni di simulazione Hardware-in-The-Loop.

Con un sistema elettrico come quello odierno, caratterizzato da una presenza sempre più spinta di generazione rinnovabile non programmabile, vi è una forte domanda di nuovi servizi per garantire la qualità e la sicurezza di esercizio della rete.
In questo contesto, l’oggetto del presente rapporto è la verifica delle effettive potenzialità implementative di algoritmi di controllo basati su Model Predictive Control (MPC) per la realizzazione di un servizio di regolazione operato da sistemi di accumulo elettrochimico (batterie) in modalità stand-alone o accoppiati ad un parco eolico. Nello specifico, è considerato il servizio di regolazione “ultra-rapida” della frequenza denominato Fast Reserve, definito dall’operatore di rete di trasmissione italiano (Terna). Gli algoritmi, sviluppati e provati mediante simulazione numerica nell’anno precedente, sono in grado di gestire i dispositivi che compongono l’unità controllata considerandone lo stato dinamico (stato di carica, velocità del vento) e le caratteristiche tecniche, in modo da coordinarne il contributo nella fornitura del servizio.
L’attività descritta nel presente rapporto ha previsto dunque l’implementazione di tali algoritmi su una scheda hardware messa poi in comunicazione con un sistema elettrico simulato in tempo reale sulla piattaforma OPAL-RT®. Questo tipo di simulazione, noto come Control-Hardware-in-The-Loop (CHIL), ha permesso di verificare che gli algoritmi sviluppati, se opportunamente implementati, sono in grado di completare le operazioni di calcolo previste, nei tempi necessari per la realizzazione del servizio di Fast Reserve in conformità con le prescrizioni di Terna.
Un’ulteriore validazione è stata poi condotta includendo nella simulazione una batteria reale, installata presso una test facility dell’Università degli Studi di Genova, controllata da remoto. Lo scambio di potenza reale della batteria è stato retroazionato sul sistema elettrico simulato in tempo reale per analizzare le prestazioni del sistema complessivo integrando il sistema elettrico con il sistema ICT (Information and Communications Technology) di controllo. I risultati di questo secondo tipo di simulazioni, che è comunemente noto come Power-Control-Hardware-in-The-Loop (P-CHIL), hanno mostrato un comportamento del sistema ibrido reale/simulato paragonabile a quello simulato, confermando le potenzialità dell’approccio proposto.
ABSTRACT

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