La decentralizzazione del sistema elettrico richiede lo sviluppo di nuovi algoritmi di controllo che permettano di compensare, anche localmente, la natura intermittente e non deterministica dell’energia prodotta dagli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili e di quella consumata da alcuni nuovi carichi elettrici, quali i veicoli elettrici e le pompe di calore.
In tale contesto, nelle precedenti attività sono state sviluppate due differenti strutture di controllo per il coordinamento e la gestione di una rete elettrica di distribuzione ibrida c.a./c.c. ripartita in celle. La struttura di controllo progettata è di tipo decentralizzata ed è costituita da un Model Predictive Control (MPC) a livello di cella che permette di compensare in modo efficiente e veloce gli sbilanciamenti di potenza causati da carichi e generatori. Ciascun MPC di cella comunica con un supervisore, centralizzato o distribuito, che coordina i flussi di potenza nella rete in corrente continua supportando le celle attraverso quelle adiacenti.
Il lavoro svolto e descritto in questo rapporto ha avuto lo scopo di validare sperimentalmente attraverso la Distributed Energy Resources Test Facility di RSE le strutture di controllo sviluppate. L’attività è stata effettuata suddividendo l’impianto sperimentale in due celle in c.a. ciascuna delle quali dotata di sistemi di generazione, carico, accumulo e connesse tra loro tramite un collegamento in corrente continua.
Le prove hanno permesso di evidenziare l’efficacia del sistema di controllo sviluppato nel compensare i disturbi di generazione e carico. Inoltre, il controllo si è dimostrato robusto essendo in grado di compensare anche errori di inseguimento dei setpoint da parte delle risorse (generatori e sistemi di accumulo) controllabili. Infine, le prove hanno evidenziato che il controllo presenta un’elevata flessibilità data la possibilità di gestire differentemente le risorse presenti in funzione dei pesi associati alle funzioni costo. È infatti possibile modificare il contributo fornito dai sistemi di accumulo e il contributo delle interfacce in corrente continua agendo sulla funzione costo degli MPC. Questo permette di poter modificare la gestione della rete senza dover modificare il controllo del sistema.
I controlli sviluppati potrebbero trovare impiego non solo nelle reti elettriche ma anche in sistemi multienergetici. Il sistema di controllo a celle che si scambiano risorse potrebbe infatti essere un’utile soluzione per la gestione dell’interazione tra i diversi vettori energetici – ovvero tra i settori elettrico, termico, del gas e dei trasporti – allo scopo di migliorarne l’efficienza e massimizzarne la loro flessibilità a supporto del sistema energetico nazionale.