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rapporti - Deliverable

Modelli di impianti di generazione distribuita e di componenti elettrici della rete bt per la simulazione di transitori elettromeccanici

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Modelli di impianti di generazione distribuita e di componenti elettrici della rete bt per la simulazione di transitori elettromeccanici

L’allacciamento di generatori di piccola taglia (dell’ordine delle decine fino alle centinaia di kW) alla rete di bassa tensione costituisce un fatto nuovo per il sistema elettrico di distribuzione tradizionalmente visto dalla rete AT/MT come un sistema passivo e relativamente lento nella sua evoluzione. Attualmente in Italia, le reti MT e BT sono progettate e gestite per un funzionamento radiale e mantenute sostanzialmente passive; i pochi impianti di generazione distribuita allacciati sono gestiti in modo che in caso di mancanza di alimentazione della linea da parte del distributore, intervenga l’apposita protezione di interfaccia distaccando l’impianto di produzione dalla rete. Questo accorgimento ha lo scopo di permettere il funzionamento degli automatismi predisposti per la rapida individuazione dei tratti di linea guasti nonché per garantire che il personale di pronto intervento per la ripresa del servizio possa operare rapidamente e in sicurezza, salvaguardando al contempo anche le apparecchiature. L’impatto della GD sulla rete di bassa tensione presenta una quantità e una varietà di problemi che assomigliano (fatte le debite considerazioni di scala) a quelli della gestione di un sistema elettrico di potenza. L’allacciamento alla rete di distribuzione di una significativa potenza di impianti di generazione impone quindi il riesame della filosofia di esercizio, di progettazione e di pianificazione delle reti di distribuzione MT e BT, che dovrà essere modificata nel tempo con la necessaria gradualità. Naturalmente la tendenza dei gestori della rete di Distribuzione è di adottare una serie di misure cautelative per minimizzare questo impatto sia sulla gestione che sulle modifiche della rete e dei suoi componenti. Vengono per questo definiti dei criteri e soprattutto dei vincoli sull’installazione dei generatori nella rete di Distribuzione che sono raccolti in documenti di normativa. In Italia i criteri per il collegamento e la gestione di generatori sulla rete MT/BT sono raccolti nella norma CEI 11-20. Nell’ambito del progetto GENDIS è prevista la realizzazione in CESI di un impianto sperimentale consistente in una rete di distribuzione di bassa tensione a cui sono allacciati generatori di piccola taglia e di varia tecnologia assieme ad utenze domestiche diverse. Questo impianto permetterà a CESI di svolgere un’attività sperimentale e di studio per analizzare l’impatto tecnico ed economico conseguente alla diffusione della generazione distribuita nei riguardi della gestione della rete di distribuzione. A supporto della progettazione della rete-test e soprattutto a supporto dell’attività di prove sperimentali che verrà svolta sui diversi componenti allacciati e sul sistema nella sua globalità, si prevede l’utilizzo di strumenti di simulazione dinamica in grado di fornire risposte sul comportamento transitorio del sistema e delle sue protezioni. Queste analisi in simulato, che a posteriori potranno confermare i risultati delle prove sperimentali, serviranno anche alla conoscenza del processo al fine di attuare eventuali modifiche alla sua gestione variando tarature delle protezioni o introducendo nuove funzioni di controllo.

L’attività di sviluppo modelli che viene presentata in questo rapporto va vista come una fase importante della realizzazione dello strumento di simulazione per svolgere l’attività di analisi del sistema elettrico di bassa tensione con generazione distribuita. I micro-generatori considerati sono : • la microturbina • il motore a combustione interna • il motore Stirling a energia solare • la cella a combustibile a carbonati fusi (MCFC) • il campo fotovoltaico • le batterie di accumulo La maggior parte di questi generatori si interfacciano con la rete BT attraverso dei convertitori statici DC/AC la cui tecnologia può essere molto diversa a seconda del componente sui cui sono installati. Poiché l’interesse delle simulazioni è rivolto all’analisi del comportamento dell’intero sistema e non dei singoli componenti, si è ritenuto ragionevole scegliere una modellizzazione fasoriale del sistema elettrico e dei sui componenti, nella quale tensioni e correnti sono rappresentate da vettori caratterizzati da un modulo e una fase che ruotano alla frequenza definita dalla rete. Da questa scelta consegue una rappresentazione semplificata dei convertitori nel senso che si modellizza il loro comportamento statico e dinamico senza entrare nel merito dei loro dettagli hardware e software e dei relativi sistemi di controllo. Nell’ambio del progetto GENDIS, utilizzando i risultati di questa attività, si è realizzato anche un primo modello della rete test del CESI che permetterà di eseguire delle analisi di transitori preliminari alla messa in servizio dei diversi generatori.

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