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Relazione scientifica 2013-2015
Unità di
NAPOLI PARTHENOPE
Info
Università
Dipartimento
Indirizzo
Sito
Responsabile di Unità
Responsabile web
Università degli Studi di Napoli "Parthenope"
Dipartimento di Ingegneria
Centro Direzionale Is. C4, 80143 Napoli
www.ingegneria.uniparthenope.it/
Pierluigi
Caramia
Antonio
Bracale
Composizione
Nome
Bracale
Caramia
Mottola
Cognome
Antonio
Pierluigi
Fabio
Ruolo
Ricercatore
Professore Associato
Assegnista/contrattista
Relazione scientifica 2013-2015
Temi di ricerca
Produzione e Fonti Rinnovabili
Metodi probabilistici per la previsione sul breve periodo della potenza attiva producibile da impianti eolici e fotovoltaici
La crescente penetrazione nei sistemi elettrici di impianti Generazione Distribuita caratterizzati da fonti primarie incerte,
l’evoluzione delle reti di distribuzione verso le cosiddette “reti intelligenti” e la liberalizzazione dei mercati dell’energia
elettrica determinano un crescente interesse verso le metodologie che consentono di effettuare previsioni della potenza
producibile da tali impianti di produzione.
L’attività di ricerca dell’unità nel biennio ha riguardato, il problema della previsione della potenza attiva producibile, sul
breve periodo, da impianti fotovoltaici ed eolici e la valutazione dell’errore di previsione mediante l’uso di indici capaci di
portare in conto anche il valore economico dell’energia. I risultati dell’attività di ricerca sono riportati nelle pubblicazioni di
seguito elencate.
- A. Bracale, P. Caramia, G. Carpinelli, AR. Di Fazio, G. Ferruzzi (2013). A Bayesian Method for Short-Term Probabilistic
Forecasting of Photovoltaic Generation in Smart Grid Operation and Control. ENERGIES, vol. 6, p. 733-747
- A. Bracale, G. Carpinelli, AR. Di Fazio, S. Khormali (2014). Advanced, Cost-Based Indices for Forecasting the Generation of
Photovoltaic Power. Int. J. of Emerging Electric Power Systems. doi 10.1515/ijeeps-2013-0131
- A. Bracale, G. Carpinelli, R. Rizzo, A. Russo(2014): Advanced Method and Cost-based Indices for Probabilistic Forecasting
the Generation of Renewable Power. IET 3rd Renewable Power Generation Conference, Naples
Trasmissione e Super Grid
Metodi per la determinazione della portata limite delle linee aeree di trasmissione basato su indici probabilistici
Normalmente la portata delle linee aeree con conduttori nudi è determinata mediante metodi deterministici che
assicurano un ampio margine di sicurezza in quanto prendono a riferimento le condizioni ambientali più gravose; tuttavia,
ciò può comportare, nel caso di condizioni ambientali favorevoli, un utilizzo delle linee di trasmissione molto al di sotto
della potenziale portata limite oppure, nel caso di condizioni ambientali particolarmente sfavorevoli, un rischio elevato di
superare il limite termico.
Il monitoraggio in tempo reale delle condizioni ambientali e l’introduzione di metodi probabilistici per la valutazione delle
principali variabili del problema sono, pertanto, alla base di molti lavori scientifici della recente letteratura. In questo
ambito è stato messo a punto un nuovo metodo per la determinazione della portata limite delle linee aeree di
trasmissione basato su un indice probabilistico (su base oraria): l’Hourly Expected Per unit Rating (HEPR). Tale metodo
richiede il monitoraggio, su base oraria, delle principali variabili che influenzano il limite termico del conduttore
(temperatura ambiente, velocità e direzione del vento); tali variabili sono modellate mediante modelli Bayesiani.
Relazione scientifica 2013-2015
Distribuzione e Smart Grid
Nuovi metodi ed indici per la valutazione dei livelli di inquinamento armonico nelle reti in presenza di forme d’onda non
stazionarie
Nei sistemi di potenza la presenza di carichi sorgenti di disturbi può causare distorsioni delle forme d’onda di corrente e
tensione ed, in alcuni casi, la non stazionarietà di tali forme d’onda si traduce in variazioni nel tempo delle componenti
spettrali, sia in termini di ampiezza che di frequenza. L’attività di ricerca ha riguardato la messa a punto di:
a) metodi ibridi che permettono una valutazione accurata di forme d’onda non stazionarie con ridotto onere
computazionale;
b) un metodo probabilistico per l'analisi armonica di un sistema elettrico multi-convertitore caratterizzato da ridotti sforzi
computazionali. Elenco pub:
- L. Alfieri, G. Carpinelli, A. Bracale, P. Caramia (2013). Advanced Methods for the Assessment of Time Varying Waveform
Distortions Caused by Wind Turbine Systems. EEEIC 2013
- L. Alfieri, G. Carpinelli, A. Bracale, P. Caramia (2013). Waveform distortion assessment in power systems with a new threestep sliding-window method, EEEIC 2013.
- L. Alfieri, A. Bracale, G. Carpinelli (2015). New ESPRIT-based Method for an Efficient Assessment of Waveform Distortions
in Power Systems. Electric Power Sys. Research
- L. Alfieri, A. Bracale, G. Carpinelli (2015): “DFT-parametric methods for an accurate and fast assessment of waveform
distortions caused by adjustable speed drives”. Intern. Trans. on Electrical Energy Systems.
- P. Caramia, G.Carpinelli, A. Russo, P. Varilone (2014). Point Estimate Schemes for Probabilistic Harmonic Power Flow,
ICHQP
Distribuzione e Smart Grid
Analisi deterministica e probabilistica in regime permanente ed in regime di corto circuito delle reti elettriche di
distribuzione in presenza di generazione distribuita
La presenza della GD introduce nuovi problemi nell’analisi delle reti di distribuzioni che richiedono modifiche nelle
metodologie da applicare per la loro risoluzione.
In questo settore, l’attività di ricerca ha riguardato:
a) la proposta di un nuovo metodo per la valutazione delle correnti di corto circuito in reti in cui è presente la generazione
fotovoltaica;
b) la proposta di un nuovo metodo di analisi probabilistica di una rete di distribuzione in cui sono presenti sia impianti eolici
che impianti solari di tipo fotovoltaico;
c) un confronto critico delle metodologie deterministiche e probabilistiche per l’analisi in regime permanente delle reti di
distribuzione con impianti eolici.
- A. Bracale, P. Caramia, G. Carpinelli, A. R. Di Fazio (2015) Modelling the there-phase short-circuit contribution of
photovoltaic systems. Sottomesso a IEEE Trans on Power Delivery.
- G. Carpinelli, P. Caramia, P. Varilone (2015) Multi-linear Monte Carlo Simulation Method for Probabilistic Load Flow of
Distribution Systems with Wind and PV Generation Systems, Renewable Energy-Elsevier Ltd,
- P. Caramia, G. Carpinelli, A. Proto, P. Varilone (2013) Deterministic Approaches for the Steady-State Analysis of
Distribution Systems with Wind Farms. Hand. of Wind Power Systems, Springer
- A. Bracale, G. Carpinelli, A. Russo, AR. Di Fazio (2013) Probabilistic Approaches for the Steady-State Analysis of
Distribution Systems with Wind Farms. Hand. of Wind Power Systems, Springer
Relazione scientifica 2013-2015
Distribuzione e Smart Grid
Strategie di pianificazione ed esercizio di Smart Grid e Micro Grid
L’evoluzione delle reti di distribuzione verso le cosiddette “reti intelligenti”, la liberalizzazione dei mercati dell’energia
elettrica, l’incertezza della produzione da fonte rinnovabile e delle potenze assorbite dai carichi determinano un crescente
interesse verso metodologie che consentono di pianificare e gestire in modo ottimale il funzionamento di
Smart/MicroGrids.
Obiettivo della ricerca è stato l’individuazione di metodi per la gestione di Smart Grid.
- A. Bracale, P. Caramia, G. Carpinelli, AR. Di Fazio, P. Varilone(2013). A bayesian-Based Approach for a Short-Term SteadyState Forecast of a Smart Grid. IEEE Trans. on Smart Grid.
- A. Bracale, P. Caramia, G. Carpinelli, E. Mancini, F. Mottola (2015): Optimal control strategy of a DC micro grid, Int.
Journal of Electrical Power and Energy Systems
- A. Bracale, P. Caramia, F. Mottola (2015): A Cost Minimization Strategy for the Control of Hybrid AC-DC Microgrids in
Industrial Systems, ICCEP.
- A. Bracale, J. Barros, A. S. Cacciapuoti, G. Chang, E. Dall’Anese: Guest editorial introduction to the special issue on
“advanced signal processing techniques and telecommunications network infrastructures for smart grid analysis,
monitoring, and management” EURASIP Journal
- P. Caramia, G. Carpinelli, F. Mottola D. Proto(2014): Exponential weighted method and a compromise programming
method for multi-objective operation of plug-in vehicle aggregators in microgrids, Int. Journal of Electrical Power and
Energy Systems
Distribuzione e Smart Grid
Metodi per l’analisi in regime permanente dei sistemi elettrici dissimmetrici
In letteratura numerosi lavori scientifici affrontano il problema della analisi in regime permanente di un sistema elettrico
trascurando gli squilibri dei carichi e le dissimmetrie degli altri componenti. Di conseguenza, il sistema è tipicamente
studiato attraverso una modellazione monofase. In realtà, gli squilibri dei carichi e le dissimmetrie degli altri componenti
non sempre sono trascurabili, come quando sono presenti sistemi elettrici di trazione monofase o forni ad arco; ben noti,
poi, sono gli squilibri dei carichi allacciati alle reti di distribuzione e le dissimmetrie introdotte dalle linee monofase e bifase.
La valutazione delle condizioni di funzionamento a regime in questi casi richiede una rappresentazione in trifase dell’intero
sistema.
Nell’ambito di questa tematica sono stati pubblicati lavori che riguardano la stabilità della tensione; in particolare, è stato
proposto un nuovo modello di ottimazione, esteso poi al campo probabilistico, che utilizza i Complementarity Constraints
per portare in conto gli effetti della limitazione della potenza reattiva erogata dai generatori.
- G. Carpinelli, P. Caramia, P. Varilone, A. Russo (2015) Voltage Stability in Unbalanced Power Systems: a new
Complementarity Constraints-based approach. Accettato su IET Generation, Transmission. & Distribution.
- P. Caramia, G. Carpinelli, P. Varilone (2013): Voltage Stability Analysis in Unbalanced Three-phase Power Systems with
Complementarity Constraints, EEEIC 2013 Conference
Relazione scientifica 2013-2015
Distribuzione e Smart Grid
Metodi ed indici per la valutazione dei buchi di tensione nei sistemi elettrici per l’energia
I buchi di tensione sono considerati uno dei disturbi più severi nell’ambito della qualità della tensione. Il problema della
loro valutazione e caratterizzazione a seguito di un corto circuito può essere affrontato mediante il metodo delle “Posizioni
di Guasto”. Tale metodo prevede la modellazione del sistema in condizioni di regime di cortocircuito e la risoluzione del
relativo sistema di equazioni per ciascun punto di guasto ipotizzato nel sistema; a partire dalle soluzioni ottenute in termini
di valore efficace delle tensioni durante il guasto, è possibile costruire la cosiddetta “Matrice dei buchi di tensione”.
Con riferimento a tale tematica, sono stati definiti nuovi strumenti per stimare le prestazioni di una rete di distribuzione in
termini di severità dei buchi di tensione ed è stato analizzato il legame tra la potenza di cortocircuito e la robustezza della
rete nei confronti dei buchi di tensione.
- P. Caramia, P. Varilone, P. Verde, L.Vitale (2014) Tools for Assessing the Robustness of Electrical System against Voltage
Dips in terms of Amplitude, Duration and Frequency, (ICREPQ 2014), Cordoba, Spanish
- P. Caramia, C. Di Perna, P.Varilone, P.Verde (2015): On the Robustness against Voltage Dips due to Variations of the Short
Circuit Power, Accettato per la pubblicazione su "Book on Renewable" by Cambridge
Relazione scientifica 2013-2015
Progetti
Nome
Responsabile scientifico
Ente finanziatore
Breve descrizione
Celle a combustibile e piattaforme di poligenerazione da fonti fossili e rinnovabili - PON
“Ricerca e Competitività 2007-2013”
Prof.ssa Maria Giovanna Minutillo
MIUR
Il progetto ha lo scopo di studiare e sviluppare piattaforme tecnologiche modulari basate
sull’integrazione di diverse tecnologie di poligenerazione dell’energia (elettrica, termica
e/o frigorifera) da fonti fossili e rinnovabili.
Le piattaforme tecnologiche saranno sviluppate in modo da integrare tutte o parte delle
tecnologie di seguito elencate, in funzione delle specifiche dell’utenza e del sito di
installazione.
Sedi partner
COELMO, TELCI, ATS , Consorzio SCIRE, FEDERICO II (DETEC), CNR-IM Napoli
Altre info
(vuoto)
Nome
Smart GRID con Sistemi di POLIgenerazione Distribuita” POLIGRID - POR Campania FSE
2007-2013 finanziato dalla Regione Campania nell’ambito delle attività per “Sviluppo di reti
Resp. locale: Pierluigi Caramia
Regione Campania
L'obiettivo è la realizzazione di una filiera produttiva regionale in grado di integrare le
competenze scientifiche e tecnologiche nel settore delle tecnologie avanzate di
generazione. Il piano di interventi sarà orientato alla messa a punto e allo sviluppo di
nuove tecnologie in grado di garantire significative riduzioni dei consumi di energia
primaria e delle emissioni inquinanti e clima alteranti.
Responsabile scientifico
Ente finanziatore
Breve descrizione
Sedi partner
Università di Napoli Federico II, Seconda Università di Napoli, Università di Salerno,
Università di Benevento, CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), CIRA (Centro Italiano
Ricerche Aerospaziali), COELMO s.r.l., DigiSky s.r.l., CAE S.p.A.
Altre info
(vuoto)
Nome
MICCA : Micro-grid Ibride in Corrente Continua e Corrente Alternata - PON Ricerca e
Competitività 2007-2013 – Creazione di nuovi Distretti ad Alta Tecnologia e/o Nuove
Prof. Andrea Del Pizzo – Responsabile locale Antonio Bracale
MIUR
Il progetto MICCA si pone l’obiettivo di sviluppare tecnologie e strategie di gestione e
controllo innovative volte all’incremento delle prestazioni e delle funzionalità di diversi
componenti e sottosistemi di una micro-rete, al miglioramento della qualità della fruizione
dell’energia elettrica e dell’efficienza energetica in generale.
Responsabile scientifico
Ente finanziatore
Breve descrizione
Sedi partner
Altre info
ENEA, Università di Napoli Federico II, Seconda Università di Napoli, Consorzio COMEA,
ECU,
EuroSoft, Getra Distribution, Getra Power, Polo Tecnologico dell'Ambiente PTA, SudGest
Ambiente
(vuoto)
Relazione scientifica 2013-2015
Didattica
Corso
Gestione degli Impianti Elettrici
CFU
6
CdL
Ingegneria Gestionale
Impianti elettrici
9
Ingegneria Gestionale
Misure e sicurezza elettrica
6
Magistrale in Ingegneria Gestionale