Il presente Rapporto è parte integrante della documentazione delle attività di Ricerca di Sistema previste dal “Piano Annuale di Realizzazione 2010” nell’ambito del Progetto “Studi sullo sviluppo del Sistema Elettrico e della Rete Elettrica Nazionale” dell’Area “Governo, Gestione e Sviluppo del Sistema Elettrico Nazionale” e ne costituisce il Deliverable 10. L’attività di ricerca descritta si è focalizzata sulla definizione e sull’implementazione, nell’ambito di attività di pianificazione dello sviluppo della rete di trasmissione, di modelli in grado di gestire reti miste AC/DC, allo scopo di rispondere alle nuove esigenze di integrare e trasportare energia prodotta da fonti rinnovabili in sistemi di grandi dimensioni interconnessi. Infatti le sempre maggiori dimensioni e complessità degli attuali sistemi di trasporto dell’energia elettrica, la presenza di consistenti scambi tra aree distanti al fine di utilizzare al meglio i vantaggi offerti dalle fonti rinnovabili, i problemi connessi con la gestione dei flussi reattivi e dei livelli di tensione atti a garantire la qualità dell’esercizio, tendono a favorire la diffusione di porzioni di rete, non più riducibili a singoli cavi, esercite in corrente continua (DC) ed integrate, anche con magliature complesse, con la parte rimanente del sistema di trasporto in corrente alternata (AC). Risulta pertanto forte l’interesse a disporre di un idoneo modello di Optimal Power Flow (OPF) finalizzato al trattamento contestuale di reti AC/DC per gli studi di pianificazione e sviluppo sia nell’ambito di una procedura di espansione (come quella realizzabile con ESPAUT) 1 che consenta di mettere a confronto le tecnologie AC con quelle HVDC, sia nell’ambito di procedure (come quella costituita da REMARK) 2 per la valutazione probabilistica del grado di affidabilità di grossi (migliaia di nodi) sistemi AC/DC di trasmissione. A tale scopo, in primo luogo si è sviluppato un modello completo di OPF per una rete DC (COMO, COmplete MOdel) e si è integrato con un OPF AC lineare. Tale modello è stato costruito in modo da evidenziare le analogie formali con il tradizionale OPF AC lineare, consentendo delle semplificazioni nell’integrazione e nell’implementazione: è stato così possibile ottenere un OPF misto AC/DC utilizzando un OPF AC lineare al quale si sono aggiunti solo i vincoli (non lineari) di legame nelle interconnessioni tra i sistemi in alternata e quelli in corrente continua. Il prezzo da pagare per rappresentare il sistema DC senza nessuna approssimazione, dunque, è costituito dalla perdita della linearità del modello per effetto dell’introduzione del vincolo che realizza la uguaglianza tra la potenza trasferita dalla rete in alternata e la potenza assorbita dalla rete in continua in ciascuna connessione. In secondo luogo si è proceduto alla definizione di un modello approssimato lineare della rete DC e alla sua integrazione con un OPF AC lineare per far fronte alle esigenze dei programmi di pianificazione che si occupano dell’espansione e della valutazione dell’affidabilità. In tutti e due questi contesti, infatti, si eseguono moltissimi OPF. ESPAUT, infatti, individua strategie di espansione della rete formulando il problema con un modello lineare a numeri interi di grandi dimensioni: numerosissimi OPF in cascata si rendono necessari per realizzare l’algoritmo di B&B (Branch and Bound). REMARK, a sua volta, valuta l’affidabilità del sistema di produzione e trasmissione con l’approccio “Montecarlo” non sequenziale: un utilizzo massiccio di OPF è necessario a causa dell’elevata numerosità del campione di situazioni di rete da testare in modo da assicurare risultati statisticamente significativi. La linearizzazione conduce ad un modello di rete DC schematizzato attraverso un equivalente AC (SELAC, Smart Equivalent Linear AC) in modo che i flussi di potenza attiva che si stabiliscono sulla rete DC rappresentati con l’approssimazione introdotta siano identici a quelli che si hanno su di una rete AC equivalente rappresentata con il modello lineare di Load Flow. Nel capitolo 1 del presente rapporto sono descritti i modelli COMO e SELAC, sono comparate le loro caratteristiche e sono indicate le problematiche di integrazione e di sostituzione rispetto ai tradizionali 1 ESPAUT: programma di calcolo sviluppato da RSE con la funzione di determinare il piano di rinforzo ottimo di una rete AC schematizzata attraverso un modello lineare 2 REMARK, programma di calcolo sviluppato da RSE per la valutazione probabilistica del grado di affidabilità di una rete di trasmissione.

modelli lineari normalmente utilizzati per sistemi di trasmissione solo in AC. Si è voluto anche presentare un semplice caso test, dettagliatamente descritto in Appendice 1 e Appendice 2, per il confronto tra i due modelli e per la validazione rispetto ad un load flow misto commerciale. Il modello SELAC è stato poi introdotto in ESPAUT e in REMARK, adattandolo alle diverse formulazioni di rete adottate nei due programmi. Nei capitoli 2 e 3 sono riformulati i modelli utilizzati da ESPAUT e REMARK alla luce della loro estensione a reti miste AC/DC. Nel capitolo 4 sono sinteticamente descritti gli studi con il modello misto AC/DC per l’espansione di reti implementato in ESPAUT ed effettuati nell’ambito di una collaborazione con EirGrid, impegnata nella definizione di reti offshore per l’integrazione di eolico prodotto nel mare d’Irlanda. In questo contesto sono significative sia le dimensioni del sistema da espandere che la complessità delle reti candidate allo sviluppo. Le indicazioni risultate da tali studi sono state ritenute da EirGrid di notevole interesse e sono ancora oggetto di approfondimento.