Il presente lavoro si inquadra nell’ambito delle attività di Ricerca di Sistema relative alla “Sicurezza, flessibilità e qualità del servizio delle reti elettriche di trasmissione e distribuzione” che riguardano, in particolare, l’impiego di dispositivi innovativi basati sull’elettronica di potenza per il miglioramento della sicurezza e flessibilità di esercizio della rete di trasmissione. L’attività di cui sopra trova le sue motivazioni nella necessità di fare fronte da un lato alla progressiva liberalizzazione del mercato elettrico (complessità crescente nel controllo/regolazione dei flussi di potenza nella rete dovuta al carattere più aleatorio degli stessi) e dall’altro dalla sempre maggiore difficoltà incontrata nella realizzazione di nuovi impianti di trasmissione (soprattutto a causa di vincoli di impatto ambientale). Da questo punto di vista è stato realizzata una indagine relativa a sistemi di trasmissione dell’energia elettrica di tipo innovativo, quali ad esempio la trasmissione in corrente continua mediante convertitori a commutazione forzata, in grado di garantire più elevati livelli di flessibilità della rete ed, al contempo, ridotti impatti ambientali. Si tratta di una tecnologia promettente, che presenta rapidi sviluppi sia tecnici che economici, al momento proposta sostanzialmente da un unico costruttore (ABB) con la denominazione “HVDC Light” (High Voltage Direct Current Light), della quale esistono al momento un numero ridotto di applicazioni (sia sperimentali che commerciali). I convertitori impiegati, del tipo a tensione impressa (VSC – Voltage Source Converter), impiegano semiconduttori a commutazione forzata detti IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), che attualmente permettono di realizzare ponti di conversione della potenza dell’ordine di qualche decina di MW con tensioni sino a qualche decina di kV1. La tecnologia in questione, a differenza della trasmissione in c.c. tradizionale, da un lato consente il funzionamento dei ponti di conversione anche in reti molto deboli (al limite passive), dall’altro ha un ridotto impatto sul sistema (in termini di inquinamento armonico e di potenza reattiva richiesta). Ne consegue un allargamento del campo tipico di applicazione di tali sistemi da quello tradizionale delle grandi potenze a quello delle medie potenze per reti di distribuzione (MT ed AT). Infatti, la connessione serie degli IGBT e la modularità delle soluzioni adottate, permette di realizzare collegamenti HVDC Light sino a potenze di 100÷200 MW, con tensioni di circa ±150 kV. Il presente rapporto fornisce lo stato dell’arte relativamente a tali sistemi di trasmissione dell’energia in corrente continua. Per quanto riguarda l’analisi delle prestazioni ottenibili da tali sistemi ed il loro impatto in rete, si rimanda al rapporto CESI A0/021268 [1], in cui sono riportati i risultati delle simulazioni di tipici transitori elettromagnetici di rete in presenza di un collegamento HVDC Light di tipo bi-terminale. In particolare, è stato dapprima eseguito un confronto tra sistemi HVDC “tradizionali” e quelli innovativi “Light”, sia in termini di configurazione che di principi di funzionamento. Si è quindi effettuato un approfondimento dei componenti più significativi di tale tecnologia, vale a dire: • convertitori a tensione impressa VSC ad IGBT, in grado di funzionare in reti sia passive che attive. Tali convertitori sono in grado di operare in tutti e quattro i quadranti del piano potenza attiva – potenza reattiva, cioè la trasmissione di potenza attiva in entrambe le direzioni (da e verso la rete in cui il VSC è inserito) può essere combinata con la generazione o il consumo di potenza reattiva. Inoltre, mediante opportune strategie di controllo, ogni VSC è in grado di eseguire una regolazione dei flussi di potenza attiva e reattiva in maniera indipendente. • cavo estruso per corrente continua, caratterizzato da un dimensionamento compatto ed economicamente competitivo, con requisiti di posa relativamente semplici. A fronte delle caratteristiche e funzionalità correlate a tali sistemi di trasmissione “flessibile” dell’energia si sono evidenziate le possibili applicazioni, quali ad esempio: • aree dove le problematiche ambientali sono particolarmente sentite (utilizzazione di cavi interrati, eventualmente su percorsi esistenti) • Eventuale potenziamento/sostituzione di linee in c.a.. • Iniezioni di potenza in aree urbane. • Alimentazione di carichi isolati e distanti (ad esempio isole). • Collegamento alla rete di fonti di energia rinnovabili e di generazione distribuita in generale. • Accoppiamento di reti a frequenza qualsiasi (reti asincrone). • Collegamenti con generazione su piattaforme off-shore • Sono state infine descritte le applicazioni esistenti di tali sistemi, sia quelle di carattere commerciale che sperimentale, in cui la tecnologia HVDC Light si è mostrata essere una valida alternativa alle soluzioni più tradizionali. • Link al documento di riferimento: •

Link A0-023291.