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rapporti - Deliverable

Modelli previsionali di grandezze meteorologiche per l’ottimizzazione della gestione di una microrete con Generazione Distribuita

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Modelli previsionali di grandezze meteorologiche per l’ottimizzazione della gestione di una microrete con Generazione Distribuita

Il presente Rapporto è parte integrante della documentazione delle attività di Ricerca di Sistema previste dal “Piano Annuale di Realizzazione 2008” Prot. CESI RICERCA 08002569, nell’ambito del progetto “Sviluppo e sperimentazione di sistemi di gestione di microreti” (Area “Trasmissione e Distribuzione”) e ne costituisce il Deliverable 4.4. Le grandezze meteorologiche quali radiazione solare globale, temperatura, umidità e vento influenzano notevolmente i sistemi di generazione distribuita, sia dal punto di vista dei consumi che da quello della producibilità di energia da fonti rinnovabili. La possibilità di prevedere l’andamento di tali grandezze permette quindi una migliore gestione delle microreti sia per quanto riguarda la programmazione per i giorni successivi sia per quanto riguarda l’esercizio giornaliero corrente. Le attività su questo argomento svolte nel corso dell’anno 2008, in continuità con il lavoro svolto nel corso dell’anno precedente, hanno riguardato prevalentemente lo sviluppo e la sperimentazione di modelli previsionali a breve termine basati sull’impiego di reti neurali. In aggiunta a questa tecnica, nel corso del 2008 sono stati valutati e verificati anche modelli fluidodinamici di atmosfera capaci di fornire previsioni oltre le 24 ore. Le grandezze meteorologiche sono fornite come ingressi al Sistema di Supervisione e Comando (SSC) della Test Facility di Generazione Distribuita di CESI RICERCA ed è previsto l’impiego di previsori del loro andamento nei processi di ottimizzazione della gestione della microrete. E’ stata inoltre effettuata un’indagine sui metodi di stima della radiazione solare da satellite, osservata e prevista a brevissimo termine (nowcasting), già oggetto di ricerca in Europa per l’utilizzo in scenari di generazione solare distribuita Il capitolo 2 (a cura di C.Bossi e L. De Biase) tratta i modelli di previsione della radiazione solare globale. Nella prima parte si presentano due modelli di reti neurali sviluppati per la previsione su scala locale della radiazione solare globale su un orizzonte temporale di 24 ore con risoluzione 4 e 8 ore ed impieganti rispettivamente una rete di tipo regressivo ed una di tipo serie storica. I modelli di reti neurali, per la previsione della radiazione solare globale a 1, 2, 4 e 6 ore, sviluppati nel 2007, sono stati integrati nel Sistema di Controllo della Test Facility di Generazione Distribuita (GD). Nella seconda parte di questo capitolo si analizza la validità dei modelli attraverso il confronto degli errori di previsione relativi ad alcuni mesi del 2008 con i corrispondenti errori effettuati con i dati del 2005. Nel capitolo 3 (a cura di C.Bossi e L. De Biase) sono illustrati quattro modelli per la previsione della temperatura ambiente a 1, 2, 4 e 6 ore a partire dai dati raccolti presso la Test Facility di GD di CESI RICERCA. In particolare le reti sono state addestrate con i dati acquisiti dal giugno 2002 al dicembre 2004 e sono state verificate attraverso dei dati di test relativi a misure effettuate nel 2005. Le variabili fornite in input sia ai modelli di previsione della radiazione sia a quelli di previsione della temperatura sono: il mese e l’ora in cui si è raccolto il record, la temperatura dell’aria, la percentuale di umidità, la radiazione solare globale, la radiazione solare diretta e la velocità del vento. Nel modello di tipo regressivo per la previsione a 24 ore, non viene utilizzata la variabile ora ma vengono utilizzate tutte le variabili meteo acquisite il giorno precedente e mediate su intervalli di quattro ore. Inoltre, vengono utilizzate due variabili di previsione per il giorno dopo della copertura nuvolosa ottenute con un modello fluidodinamico (vedi capitolo 4). Il capitolo 4 (a cura di D.Ronzio) presenta l’utilizzo di un modello di trasferimento radiativo colonnare per la previsione della radiazione solare globale e delle sue componenti fino a tre giorni in avanti (+72). Il modello di trasferimento radiativo, a sua volta, riceve in input alcune grandezze meteorologiche previste da un modello atmosferico fluidodinamico di previsione a scala locale. Utilizzando le misure al suolo rilevate presso due stazioni meteo di CESI RICERCA, vengono anche analizzati alcuni risultati ottenuti con questa metodologia.

Il capitolo 5 (a cura di E. Collino e M. Masotti) presenta una sintesi critica della letteratura disponibile sui metodi di stima della radiazione solare da satellite. In particolare vengono descritti i principali progetti sul solare a livello europeo e italiano, i diversi tipi di approccio al problema e la valutazione delle prestazioni delle diverse metodologie, quando disponibili in letteratura. Tali modelli assieme al modello del modulo fotovoltaico permettono di stimare la potenza prodotta dall’impianto fotovoltaico, consentendo al controllore centrale di una microrete di poter svolgere funzioni di regolazione e dispacciamento della generazione distribuita presente. Le previsioni in un intervallo temporale dell’ordine della decina di minuti vengono utilizzate dal sistema di controllo centrale di una microrete per funzioni di controllo nel funzionamento in isola. Per le funzioni di dispacciamento e ottimizzazione economica sono invece necessarie previsioni su orizzonti temporali più lunghi, cioè da alcune ore fino a 24, 48 e 72 ore (lungo termine).

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