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Pianificazione di una rete MT in presenza di generazione eolica e a biomassa, convalutazioni sull’uso di sistemi di accumulo

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Pianificazione di una rete MT in presenza di generazione eolica e a biomassa, convalutazioni sull’uso di sistemi di accumulo

Il documento analizza le alternative di pianificazione per una rete reale di distribuzione MT, valutando le alternative per realizzare la connessione di impianti eolici di taglia significativa e considerando anche la possibilità di utilizzo di dispositivi di accumulo elettrico.

Nel presente documento sono descritte le attività di supporto effettuate per lo studio di una rete esistente di distribuzione MT collocata in alta quota. Si sono valutati possibili interventi di pianificazione su una linea MT alimentata a 15 kV e lunga circa 11 km, che attualmente connette un impianto di generazione a biomassa da 2,7 MW e sulla quale è stata preventivata l’installazione di unimpianto eolico di potenza complessiva di 6 MW, con un’aggiunta successiva di un impianto analogo, ancora di 6 MW. Sono paragonate differenti soluzioni impiantistiche sia tradizionali sia innovative; gli studi sono stati condotti sfruttando i moduli di SPREAD, software di pianificazione per reti di distribuzione, sviluppato nelle passate attività di ricerca tra RSE e DIEE. La rete esistente è costituita da una linea dorsale e relative laterali che connette due CP ed alimentaun carico nominale di 6,7 MW. I dati forniti evidenziano due profili semestrali completamenti differenti a causa della presenza (primo semestre) o dell’assenza (secondo semestre) del generatore turbogas da 2,7 MW, oltre ad un carico inferiore nel primo semestre. Si è preferito fare le simulazioni in un soloscenario, assumendo come dati di partenza quelli del primo semestre, più sfavorevoli per l’allocazione della nuova generazione eolica. Con riferimento alle curve eoliche, per tenere conto dell’aleatorietà del vento e del fatto che non sonodisponibili i dati anemometrici relativi all’area interessata, si è reso necessario ipotizzare una produzione modellizzata mediante una funzione di distribuzione delle probabilità di tipo normale, con potenza prodotta costante e con deviazione standard elevata e uguale per tutte le ore della giornata. Il generatoreturbogas presente in rete è invece rappresentato mediante un generatore a potenza prodotta costante con una deviazione standard del 3%. Gli studi sono stati effettuati prima dal punto di vista della pianificazione, e successivamenteverificati in termini di affidabilità, allo scopo di ottenere una migliore stima dell’energia non prodotta dai generatori. La prima pianificazione eseguita, di tipo deterministico (Fit & Forget), ha restituito una rete con elevati costi d’investimento, dovuti alla necessità di assicurare il corretto esercizio anche in condizione di massima generazione e minimo carico, alquanto gravosa per la rete in esame (eccessive sovratensioni). Una pianificazione probabilistica con la presenza degli impianti eolici ma senza il ricorso alla gestione attiva è stata condotta considerando una soglia di rischio accettabile pari al 3% riguardo allaviolazione dei vincoli operativi. La soluzione ottenuta ha comportato la necessità di una linea dedicata collegante la cabina primaria con il secondo generatore eolico, mentre per il primo generatore eolico si è resa necessaria l’aggiunta di un nuovo tratto di linea sulla rete esistente verso la cabina primaria. Rispetto al caso Fit&Forget, gli investimenti sono leggermente inferiori, con una probabilitàpraticamente nulla di violazione dei limiti operativi. Con la pianificazione probabilistica con gestione attiva è stata prevista invece la possibilità da partedel distributore di controllare i set-point dei generatori, sia in termini di potenza attiva sia di potenza reattiva. In tal caso, il migliore studio di pianificazione realizzato ha previsto una connessione del secondo generatore eolico direttamente alla cabina primaria con linea dedicata, mentre il primo generatore è stato connesso sulla rete esistente. La pianificazione probabilistica con accumulo è stata fatta prevedendo l’installazione di un accumulo a batteria nel nodo di connessione dei nuovi impianti eolici, dedicato alla compensazione dell’energiaimmessa in rete dai generatori, con l’obiettivo di evitare investimenti di rete e rendere la produzione dell’eolico meno incerta e soprattutto meno stressante per la rete. Diversi studi sono stati effettuati considerando differenti taglie per l’accumulo; la soluzione migliore è stata ottenuta mediante l’installazione di una unità di accumulo da 3 MW posizionata nel secondo generatore, ed ha comportatol’aggiunta di un nuovo tratto di linea tra la cabina primaria e un nodo della dorsale esistente prossimo alla derivazione per gli impianti eolici. Infine, una pianificazione probabilistica con crescita del carico, per valutare un’eventuale adozione di politiche di “elettrificazione della domanda”, non si è mostrata particolarmente interessante, dando un risultato simile a quello ottenuto considerando la pianificazione con gestione passiva. Gli studi fatti impiegando il modulo AFFIDABILITA’ e concentrati sul calcolo di alcuni indici di affidabilità (EENP, SAIDI, SAIFI), hanno consentito di rappresentare in maniera più fedele il realecomportamento di alcune risorse di rete (in particolare i generatori eolici); lo stesso strumento è stato usato per valutare l’effettiva gestione del dispositivo di accumulo e quantificarne il dimensionamento in energia. I risultati affidabilistici delle simulazioni realizzate hanno qualitativamente confermato le considerazioni fatte in pianificazione, dove tuttavia gli interventi apparivano sovrastimati, e dimostrato come l’energia non prodotta per guasti in rete o per interventi del relè di massima tensione sia accettabile per i produttori in tutte le soluzioni di pianificazione esaminate. I casi con accumulo esaminati hanno consentito di definire la taglia migliore da adottare in termini energetici e di valutare l’investimento necessario per la soluzione trovata. In conclusione si può affermare che l’uso di strumenti di calcolo automatico come il softwareSPREAD, realizzato nell’ambito della Ricerca di Sistema, possa dare un contributo importante negli studi di pianificazione delle future reti di distribuzione e permettere la riduzione dei costi del sistema elettrico.

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