Il presente rapporto descrive il lavoro svolto nel corso del 2019 relativamente all’attività di sviluppo di strumenti per il supporto all’integrazione dei sistemi multi-energetici. Questa attività nel suo sviluppo triennale ha il compito di realizzare strumenti di supporto per le fasi di modellazione, di analisi e di applicazione. L’attività è correlata al progetto H2020 MAGNITUDE (n. 774309) della Comunità Europea. Il risultato principale del primo anno è costituito dalla definizione di una metodologia per la modellazione e l’analisi dei sistemi multi-energetici. La metodologia è basata sul concetto di reticolo energetico in cui il bilancio energetico è organizzato in grafi che descrivono l’interazione dei nodi, che rappresentano i servizi forniti all’esterno del sistema (ad esempio i servizi di dispacciamento del sistema elettrico), la domanda (ad esempio gli utenti del sistema multi-energetico), nella quota soddisfatta e in quella non soddisfatta, i sistemi di generazione, di carico, di accumulo e le perdite energetiche del processo produttivo. Ogni nodo è associato al piano relativo al vettore energetico in cui opera, a parte i nodi di trasformazione energetica che legano tra loro una coppia di nodi appartenenti a piani energetici diversi attraverso un fattore di conversione. I flussi di energia/potenza del sistema sono rappresentati dalle connessioni (frecce) che legano tra loro i vari nodi, in modo tale da ottenere un grafo delle attività e del processo di trasformazione energetica.
La metodologia così definita è dotata di strumenti operativi che comprendono un ambiente di simulazione dinamica e un ambiente di programmazione operazionale. La simulazione dinamica consiste nel riprodurre i comportamenti del sistema lungo un orizzonte temporale, assegnando i comandi ai dispositivi controllabili. In questo lavoro è stata sfruttata per validare la capacità di specifici sistemi multi-energetici di soddisfare i requisiti tecnici posti dai servizi di dispacciamento. Questo tipo di analisi è basata sulle macchine a stati finiti estese con il trattamento del tempo.
La programmazione operazionale supporta la gestione delle risorse energetiche, per il breve e il brevissimo termine. Essa si articola in una prima fase in cui sono definiti i comandi del sistema multi-energetico per soddisfare la domanda, e in una seconda fase in cui si cerca di sfruttare la flessibilità disponibile nel programma in esito alla prima fase per fornire servizi di dispacciamento. In entrambe le fasi l’analisi è condotta prendendo in considerazione i criteri economici di costo della produzione, remunerazione/costo della fornitura dei servizi e remunerazione della domanda. La gestione delle risorse energetiche è basata sulla programmazione matematica estesa con variabili miste intere. A titolo di esempi applicativi sono stati proposti il sistema di teleriscaldamento urbano di Milano e un tipico centro commerciale.