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Comportamento in isola dei sistemi multiinverter di impianti fotovoltaici distribuiti sulla rete

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Comportamento in isola dei sistemi multiinverter di impianti fotovoltaici distribuiti sulla rete

In uno scenario che vede la generazione elettrica distribuita sulla rete bt come una realtà sempre più frequente nel nostro Paese, la possibilità di entrata in isola di uno o più generatori costituisce un argomento di non secondaria importanza per il sistema elettrico nazionale, ed appare pertanto meritevole di approfondimento nel quadro della Ricerca di Sistema. Nel precedente rapporto ENERIN/ENERIN/2000/003, “Problematiche di interfacciamento dei sistemi fotovoltaici con la rete” realizzato nell’ambito della Ricerca di Sistema 2000, erano state evidenziate le condizioni che potevano determinare, o comunque favorire, l’ingresso in isola di un inverter allacciato alla rete elettrica. Contestualmente erano stati riportati e discussi i principali accorgimenti tecnici atti a prevenire l’insorgenza di tale fenomeno. L’entrata in isola involontaria e indesiderata degli inverter funzionanti in parallelo alla rete elettrica di bassa tensione si può instaurare allorché, venendo a mancare l’alimentazione dalla cabina MT/bt, si riscontra la mancato distacco di uno o più dispositivi in quanto le potenze attiva e reattiva assorbite dai carichi elettrici uguagliano quelle generate in quell’istante. Questo fenomeno, in generale piuttosto raro e di breve durata, può comportare situazioni di pericolo per il personale addetto alla manutenzione e per alcune apparecchiature; può inoltre generare un senso di incertezza e diffidenza riguardo al sistema elettrico interessato, sempre suscettibile di rimanere in tensione per cause imponderabili e incontrollabili. La finalità delle prove effettuate è pertanto quella di verificare che, anche in presenza di più inverter e di condizioni particolari della rete, sia ragionevolmente da escludere il verificarsi in pratica dell’entrata in isola del sistema. Il sito prescelto per le prove sui sistemi costituiti da più inverter è costituito da campo prove fotovoltaico di Adrano, in provincia di Catania. Esso comprende un’area attrezzata e dedicata alla sperimentazione di apparecchiature e sistemi fotovoltaici interfacciati alla rete di distribuzione. I sistemi fotovoltaici attualmente installati sono in tutto 11 (6 fissi e 5 a inseguimento solare) direttamente connessi alla rete bt. Vi sono poi un sistema fisso, con la possibilità di funzionamento isolato o in parallelo alla rete elettrica e un sistema ibrido Diesel-fotovoltaico per l’alimentazione di utenze isolate. E’ stato comunque necessario apportare alcune modifiche a questa configurazione originaria per potere studiare il comportamento della rete con la sola presenza di dispositivi rispondenti agli attuali standard tecnici e di mercato. Comunque, l’impianto elettrico del campo prove di Adrano consente una notevole flessibilità riguardo all’inserimento, esclusione o differente collegamento di rami di impianto e, pertanto, si presta abbastanza bene alla realizzazione delle prove in oggetto. Sono state previste essenzialmente due configurazioni: la prima si riferisce alla simulazione dei buchi di tensione, mentre la seconda alla simulazione di interruzioni della rete elettrica. In entrambe le configurazioni di guasto, i disservizi sono stati provocati su un’unica fase, alla quale è stato necessario quindi collegare tutti gli inverter coinvolti nelle prove. I criteri di analisi e valutazione adottati per i risultati di prove sperimentali di questo tipo, anche in considerazione delle finalità del presente studio, sono stati essenzialmente di tipo qualitativo, in quanto l’entrata in isola di uno o più inverter si manifesta come un’oscillazione persistente, facilmente riconoscibile, degli andamenti di tensione e corrente. Per lo studio del comportamento del sistema a fronte di interruzioni della rete, è stato fatto ricorso a eventi della durata di 1 secondo circa. In questo modo si dispone di un tempo sufficiente per evidenziare eventuali entrate in isola del sistema. Le prove sono state effettuate nei casi di carico elettrico superiore, uguale e inferiore rispetto alla generazione fotovoltaica complessiva. Attraverso l’inserzione di motori e condensatori è stato inoltre possibile utilizzare carichi con componenti induttive anche parzialmente rifasate.

Per lo studio del sistema a fronte di buchi di tensione si è fatto ricorso ad abbassamenti temporanei della tensione lato bt di valore e durata differenti. Il principale risultato ottenuto a seguito delle prove effettuate si riferisce direttamente alla constatazione della mancata entrata in isola dei convertitori, anche in presenza di fattori in grado di favorirne l’insorgenza, quali l’equivalenza tra potenza generata e potenza assorbita e la presenza di motori elettrici frammisti ai carichi alimentati. Questo ha permesso di confermare quanto era già stato ipotizzato fin dall’inizio, ossia che l’entrata in isola dei convertitori statici allacciati alla rete costituisce un evento estremamente difficile da riprodurre al di fuori delle condizioni di laboratorio.

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