Studio, sviluppo e validazione di metodi e strumenti innovativi
per la gestione di reti di distribuzione attive
con generazione da fonte rinnovabile
Presentazione del progetto
www.smartgen.it
Contesto: Smart grid
• Scopo:
– Facilitare il funzionamento di generatori di ogni taglia e tecnologia
– Permettere un ruolo attivo del carico elettrico nell’ottimizzazione del
funzionamento del sistema
– Fornire agli utenti maggiori informazioni e una più ampia scelta di fornitori
– Ridurre significativamente l’impatto ambientale
– Aumentare i livelli di affidabilità, sicurezza e qualità del servizio
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Smart Grids EuropeanTechnology Platform*
• Priorità identificate dalla piattaforma tecnologica
– Ottimizzazione della gestione della rete
– Ottimizzazione delle infrastrutture di rete
– Integrazione di impianti di generazione aleatoria di grandi
dimensioni
– Esteso utilizzo di ICT (Information & Communication Technology)
– Reti di distribuzione attive
– Creazione di nuovi mercati ed utenti
– Realizzazione dell’efficienza energetica
* www.smartgrids.eu
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Ruolo di SmartGen
MERCATO ELETTRICO / BORSA ENERGIA
1. BILANCIAMENTO ENERGETICO
Bilanciamento generazione / carico
Mantenimento della curva di carico
2. SICUREZZA DELLA RETE
Stabilità dei parametri di rete
Continuità di fornitura
INFRASTRUTTURA RETE ELETTRICA
Rete di distribuzione
Microgrid, VPP/VPU
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SmartGen - Obiettivi
•
Analizzare scenari di reti intelligenti con generazione distribuita e da
rinnovabili e interazione attiva con il mercato elettrico
–
–
–
–
•
Definire e implementare l’architettura di un gestore centralizzato di
porzioni di reti di distribuzione (DMS – Distribution Management System)
–
–
–
–
•
Con presenza di generazione distribuita (GD) e di accumulo
Con possibilità di controllo del carico
Identificazione dei vincoli tecnici ed economici
Futuri attori (aggregatori, segnali di prezzo, gestione attiva della domanda)
Interfacciamento a sistemi di acquisizione dati e supervisione SCADA (Supervisory
Control And Data Acquisition)
Stima dello stato e simulazione scenari
Gestione dei problemi di ottimizzazione, di controllo dei flussi di potenza, della tensione e
di fornitura dei servizi ausiliari da generazione rinnovabile diffusa e dal carico
Gestione della distribuzione in modalità: normale (sistema interconnesso alla rete di
distribuzione principale) anomalia e/o di emergenza (sistema isolato, capace di
funzionare disconnesso dalla rete principale)
Dimostrare funzionalità e vantaggi in un caso d’uso reale
–
–
–
Definizione di scenari di riferimento complessi
Validazione “per funzioni” su reti reali
Integrazione tra reti reali e simulazione
5
SmartGen - Benefici e Ricadute
• Integrazione
– Generazione distribuita (in particolare da fonti rinnovabili) nelle reti di
distribuzione
• Miglioramento
–
–
–
–
–
Controllabilità e gestione della rete elettrica
Gestione delle congestioni di rete
Qualità del Servizio (QdS)
Stabilità della rete
Procedure di recupero da eventi di emergenza (black out)
• Aumento
– Partecipazione degli attori al mercato dell'elettricità, in particolare gli utenti
finali e auto-produttori
• Riduzione
– Nuove linee di trasmissione
– Perdite nella rete
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SmartGen – Consorzio & dati
Università di Genova - DINAEL
Coordinamento scientifico
Architettura del DMS,
identificazione delle tecnologie e
attività di disseminazione
Università di Bologna - DIE
Funzioni innovative del DMS,
interfaccia con sistemi di
monitoraggio evoluto
Autumn Load Profiles
1
Residential
Agricultural
Industrial
Commercial
0.9
0.8
Active Power (pu)
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
Ricerca universitaria
0.2
0.1
0
0
24
48
72
96
120
144
168
Softeco Sismat S.r.l.
Coordinamento tecnico e amministrativo
Integrazione di sistema, software di
automazione e comunicazione,
collegamento con gestione economica
s.d.i. S.p.A.
Progettazione e implementazione in
ambienti SCADA e DMS di metodi e
strumenti innovativi per la gestione
intelligente della rete
Time (h)
Ricerca Industriale / Soluzioni & Prodotti
Enel Ingegneria e Innovazione
Requisiti di sistema, definizione
dell’architettura del DMS e
sperimentazione sul campo
Ricerca Industriale / Infrastruttura
INIZIO: Gennaio 2011
DURATA: 36 mesi
COSTO = oltre 2.8 M€
Contributo = 1.1 M€
Piano di lavoro
ANALISI E DEFINIZIONE DEI REQUISITI E
SCELTA DEI SITI DIMOSTRATIVI
IDEAZIONE E SVILUPPO DELLE
METODOLOGIE
DISEGNO ARCHITETTURALE, SPECIFICA,
SVILUPPO ED ACQUISIZIONE DEI
COMPONENTI HARDWARE E SOFTWARE
INTEGRAZIONE
DIMOSTRAZIONE IN CAMPO
DISSEMINAZIONE SCIENTIFICA
ED USO DEI RISULTATI
GESTIONE DEL PROGETTO
2012
2012-I 2012-II
2013
2012-I 2012-II
REQUISITI
METODOLOGIE
AVANZAMENTO
WP7 WP6 WP5 WP4 WP3 WP2 WP1
2011
2011-I 2011-II
ARCHITETTURA
OGGI
INTEGRAZIONE
SPERIMENTAZIONE
DISSEMINAZIONE
GESTIONE
Durata totale: 36 mesi
8
Attività in corso - 1
La definizione della “visione” di SmartGen
– A cosa si applica
• Il modello SmartGen
– Quali effetti produce
Come agisce
• L’effetto SmartGen
– Quali benefici e vantaggi offre
• I benefici, costi e risparmi di SmartGen
9
Attività in corso - 2
• Definizione del
modello SmartGen
– Modello concettuale
generico di sottorete cui
si rivolge SmartGen
• Lo scenario della visione
completa di SmartGen
• La struttura di rete
prima e dopo
– Dimostratore(i)
• Dimostratore(i) di una o più funzionalità di SmartGen
• Relazione tra scenari di dimostrazione e scenario
generale
10
Attività in corso - 3
• Specifica degli “effetti di SmartGen”
– Il funzionamento prima e dopo
• Problematiche affrontate
• Soluzioni proposte o da sviluppare
• Gli obiettivi tecnici e funzionali
• Identificazione dei Benefici:
– Vantaggi tecnici
• Obiettivi, dimensionamento
– Vantaggi per gli attori coinvolti
• Costi dell’installazione e risparmi ottenibili
– Indicatori
• Tecnici
• Economici per gli attori coinvolti
• Come misurarli e valutarli
11
Collocazione di SmartGen
EMS
RETE ELETTRICA
Reti AT
Trading
DSM
Trasmissione (reti AT)
Vincoli economici
Distribuzione (MT/BT)
Microgrid
Virtual Power Plant
Virtual Power Utility
DMS
Gestione
Controllo
Vincoli tecnici
MERCATO
Reti MT/BT
FUNZIONALITÀ
OFF-LINE
Previsioni
Simulazioni
12
Evoluzione del DMS
13
Modello di rete “attiva”
Transmissione
Con
generazione
distribuita
Sub-transmissione
Flussi di potenza
bidirezionali
Distribuzione (MT)
Distribuzione (BT)
tra la rete di
trasmissione e le
infrastrutture di
distribuzione
14
SCADA
AT
EMS
VINCOLI TECNICI
VINCOLI ECONOMICI
M
T
CL
ACCUMUL
O
CL
CARICO
CL
DSM
SCADA
GENERAZION
E
COMUNICAZIONE
CONTROLLO DECENTRATO
AT/M
T
DISTRIBUZONE
INFRASTRUTTURA
TRASMISSIONE
Architettura - Dettaglio
MERCATO
SCHEDULATORE
TRADIN
G
SIMULAZIONE
CONTROLLO DECENTRATO
MT/B
T
BT
GENERAZION
E
CL
ACCUMUL
O
CL
CARICO
CL
HISTORIAN
CIM DATA
DMS
CONTROLLO CENTRALE
MICROGRID
CALCOLO /
SIMULAZIONE
OFF-LINE
VINCOLI TECNICI
MONITORAGGIO
CONTROLLO
15
Architettura – livelli di controllo
SCADA
AT
EMS
VINCOLI TECNICI
1. Controllo
centrale
VINCOLI ECONOMICI
M
T
CL
ACCUMUL
O
CL
CARICO
CL
SCADA
GENERAZION
E
COMUNICAZIONE
CONTROLLO DECENTRATO
AT/M
T
DISTRIBUZONE
INFRASTRUTTURA
TRASMISSIONE
2. Controllo
distribuito
DSM
MERCATO
SCHEDULATORE
TRADIN
G
SIMULAZIONE
CONTROLLO DECENTRATO
MT/B
T
BT
3. Controllo
locale
GENERAZION
E
CL
ACCUMUL
O
CL
HISTORIAN
CARICO
CL
CIM DATA
DMS
CONTROLLO CENTRALE
MICROGRID
CALCOLO /
SIMULAZIONE
OFF-LINE
VINCOLI TECNICI
MONITORAGGIO
CONTROLLO
16
Architettura dimostratore
VPP
operator
DMS
Mercato
SCADA
132
kV
Rete
simulata
15 kV
0.4 kV
Sito 2
Demand side
management
Demand side
management
Carichi attivi
Sito 1
17
Conclusioni
• SmartGen intende fornire e tecnologie abilitanti per le
reti di distribuzione attive
– Generazione / Gestione dei carichi
• Verrà sviluppato e validato un DMS evoluto aperto ai
futuri scenari del mercato elettrico
– Controllo della rete / Bilanciamento energetico
• Il consorzio comprende l’intera filiera ed integra le
competenze di ricerca necessarie
– Distributore / Università / Imprese di prodotti e servizi
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Coordinamento tecnico e amministrativo
Gianni Viano
Softeco Sismat S.r.l.
[email protected]
Coordinamento scientifico
Stefano Massucco
Università di Genova
[email protected]
GRAZIE PER L’ATTENZIONE !
www.smartgen.it
[email protected]
