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Osservabilità della generazione distribuitaTerna Rete Italia

Trento, 20 Gennaio 2017

Direzione Dispacciamento Nazionale | Ingegneria di Dispacciamento

Luca Ortolano

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Argomenti

Osservabilità della generazione distribuita TRENTO 20 GENNAIO 2017


Lo scenario italiano

Focus Osservabilità

Verso uno «smart system» integrato – modulazione della potenza

Il progetto SmartNet: Osservabilità, regolazione di tensione e modulazione della potenza

Conclusioni generali

Lo scenario italiano



Il progetto SmartNet: Osservabilità, regolazione di tensione e

modulazione della potenza


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Lo scenario italianoScenario energetico



Grande aumento di RES negli ultimi 10

anni

Nuove problematiche in termini di gestione energetica della rete

NUOVE SFIDE• Risalita di Potenza Attiva e Reattiva dalla media all’alta tensione• Non prevedibilità delle RES• Bisogno di sviluppare infrastrutture di monitoraggio e di

controllo sui livelli di MV e LV.

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Necessità di un nuovo approccio



Una gestione coordinata della rete elettrica, da parte di tutti gli attori

coinvolti, potrebbe aiutare ad affrontare queste nuove sfide

• migliore osservabilità e ampliamento delle risorse disponibili

• flessibilità tramite l’accesso al mercato di nuove fonti

• migliore percezione dello stato della rete utilizzabile nelle verifiche di

sicurezza

Interazione e collaborazione tra TSOs e DSOs

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Il distributore fornisce la

composizione di

generazione distribuita

Nello specifico le analisi

dinamiche soffrono molto di

questa mancanza

Possibili valutazioni non

complete della sicurezza e del

rischio a cui è esposto il

sistema

Questo permette valutazioni

«reali» dello stato della rete

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Diverse misure di campo

sono necessarie per

rappresentare lo stato della

rete e tenere sotto controllo

la sua evoluzione.

Per ridurre il numero delle

misure, sono utilizzati ALGORITMI

DI STIMA (no previsioni - e.g.

basati sulal combinazione di dati

meteo, dati storici, impianti

campione, etc.)

Il TSO avrà a disposizione più informazioni che permetteranno di distingure

generazione e carico sottesi sulla rete di media e bassa tensione

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Osservabilità e controllabilità della generazione distribuita

La capacità di conoscere in ogni istante in una cabina primaria il totale dei carichi e della generazione, suddivisa per fonte, consente:

o valutare correttamente la sicurezza (N-1) sulla rete

o avere una corretta percezione dell’allocazione delle produzioni

o eseguire le valutazioni in dinamica (in linea e fuori linea) per individuare contingenze critiche e verificare l’adeguatezza dei Sistemi di Difesa

o conformità ai nuovi codici di rete europei (valutazioni real-time sull’inerzia del sistema previste dalle System OperationGuidelines)

o accesso all’introduzione delle regolazioni

o progettazione di nuovi schemi di difesa adattativi tra TSO e DSO

Osservabilità

Controllabilità

Prevedibilità

Adeguatezza ai transitori di

frequenza

Regolazioni

Sostegno al c.to c.to

Inerzia

Riferimenti: Paragrafo 6 , Allegato 70 del Codice di Rete


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Considerazioni sull’abilitazione delle FRNP/GD ai servizi di dispacciamento

Per garantire la sicurezza del sistema elettrico bisogna tener conto preliminarmente anche dei seguenti aspetti:

• piena osservabilità e controllabilità del sottosistema delegato al servizio di dispacciamento;

• responsabilizzazione dell’offerente nel fornire il servizio e attribuzione in capo allo stessodelle conseguenze per la mancata o non corretta prestazione del servizio;

• rispetto di tutti gli obblighi in materia di controlli, certificazioni, verifiche e misure previstioggi per gli impianti che partecipano al MSD.

L’introduzione di un modello di dispacciamento della GD è opportuno avvenga tenendo contodei seguenti elementi:

• partecipazione mediante opportune modalità di aggregazione degli impianti inferiori ai 10MVA;

• definizione della volontarietà/obbligatorietà di adesione;

• facilità di implementazione dei sistemi a supporto.

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Considerazioni sull’abilitazione delle FRNP/GD ai servizi di dispacciamento

L’estensione dei servizi di dispacciamento alle FRNP e alla GD consentirebbe una più ampiaplatea di soggetti abilitati ai servizi di dispacciamento:

• le attivazioni potrebbero avvenire immediatamente a ridosso del tempo reale

• la generazione distribuita sarebbe abilitata in forma aggregata

E’ necessario approfondire:

• la fattibilità tecnica e l’efficacia per singolo servizio e singola tecnologia

• I servizi potenzialmente fornibili, per i quali si può prevedere un’introduzionegraduale sono i servizi in potenza attiva (riserva primaria, secondaria, terziaria ebilanciamento), di regolazione della tensione, telescatto, inerzia sintetica

• la modalità di partecipazione al mercato dei servizi di dispacciamento


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SmartNet



Pilot Italiano

In questo scenario si inseriesce

il progetto pilota italiano di

SmartNet, consorzio costituito

tra TERNA, RSE, EDYNA,

SIEMENS e SELTA

L’interazione tra TSO e DSO nel

testare sul campo la gestione della

generazione distribuita porta ad

acquisire esperienza in un settore

del tutto innovativo e dalle grandi

potenzialità

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Obiettivi del progetto italiano



Obiettivi e soluzioni

Il progetto pilota italiano vorrebbe implementare nuove funzioni per una

innovativa sperimentazione in campo.

Aggregazione delle

informazioni

in real time al punto di

connessione tra TSO e

DSO* (trasformatore

HV/MV). *in questo pilota il DSO “ospita” le

infrastrutture dell’aggregatore

Regolazione di tensione

Sviluppo dell’architettura e

implementazione sul

campo di sistemi per la

regolazione di tensione di

generatori connessi alla

rete di alta e media

tensione.

Regolazione

Potenza/Frequenza

Sviluppo dell’architettura e

implementazione sul campo di

sistemi per la regolazione

potenza/frequenza per mezzo

di generatori connessi alla rete

di media tensione.

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Progetto pilota italiano



Dettagli sull’implementazione in campo

La parte della rete di distribuzione coinvolta, sottostazioni e unità di generazione sono state

selezionate in modo da avere un sistema completo per testare varie funzionalità con

diversi dispositivi per garantire l'interoperabilità utilizzando il protocollo standard IEC 61850.

Valle di Ahrntal, in South-Tyrol, Italy

Molini di Tures Sottostazione primaria

1 HV generatore idraulico e alcuni MV generatori

(Hydro, thermo and PV)

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Progetto pilota italiano



Rete AT attorno a Molini di Tures

• Generazione AT :2 Turbine idrauliche da 20 MVciascuna.

• Generazione MT e BT :Più di 30 impianti con più di 40 MW di Potenza istallata (Idroelettrico, termico e termico e altri)

PV

Hydro

Termic Other

Rotbach (1968 kW)Mairhofer (2100 kW)

Selva dei Molini (5425 kW)

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SmartNet e Osservabilità



Pilot Italiano

Al fine di controllare il sistema in tempo reale è necessario avere una elevata ACCURATEZZA in

termini di osservabilità. Questo è fondamentale per migliorare

alcuni algoritmi importanti per le attività di TSO (stima dello stato,

dei flussi di carico, valutazioni dinamiche di stabilità).

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) and EMS (Energy Management) systems- Acquisizione ed elaborazione dati : 2’’-4’’- Livelli di regolazione: 8’’- Stima dello stato: 1’- Verifiche di sicurezza: 5’- Comandi di dispacciamento: 5’-15’- Analisi dinamiche: 15’

Esempi delle caratteristiche effettive dei sistemi del TSO esistenti e requisiti di precisione:

Sistemi di difesa

- Elaborazione sistema centrale (predisposizione): 4’’

- Acquisizione dati 4’’- Comandi su evento: ~200-

400 ms

Nel progetto pilota sono in corso le indagini per la definizione di algoritmi evoluti di stima grazie

ad una più facile valutazione dell’accuratezza; questo è

possibile in virtù di un perimetro di misure che copre quasi tutte le

risorse sottese alla porzione di rete Edyna.

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Funzionalità



Pilot Italiano

1) Aggregazione delle informazioni in tempo reale : al punto di interconnessione TSO-DSO

(trasformatore AT / MT). Scambio di dati di distribuzione con il TSO:

- Carico (carico totale, importo lordo del carico compensato dalla generazione distribuita);

- Produzione totale distribuita al punto di interconnessione, differenziata per fonte (PV, rotante,

ecc).

2) Regolazione di tensione - sviluppo di una architettura e l'implementazione di un sistema per la

regolazione della tensione AT:

o Due unità di generazione connessa alla rete AT;

o Una o più unità di generazione connesse alla rete MT;

o Un dispositivo per ciascun impianto, al fine di ricevere il comando dal TSO attraverso il DSO;

3) Regolazione di potenza/frequenza - sviluppo di una architettura e l'implementazione di un sistema per

la regolazione potenza/frequenza

o Una o più unità di generazione connesse alla rete MT;

o Un dispositivo per ciascun impianto, al fine di ricevere il comando dal TSO attraverso il DSO;

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Architettura dei sistema



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Architettura dei sistema



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Virtual Capability



Virtual capability: rappresenta i limiti operativi in termini di P e Q, aggiornati

anche considerando il punto di funzionamento in tempo reale al punto di

interconnessione. La costruzione delle Virtual capability viene effettuata dal DSO,

perché la limitazione considera anche informazioni sulla topologia della rete

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Regolazione di tensione



• Sulla base delle informazioni della generazione collegata alla CP, il DSO fornisce la capability virtuale al punto di connessione AT in modo che il TSO sia in grado di fornire un set point in tensione (AT) oppure un livello di potenza reattiva, congruente con la capability disponibile

• Il set point in tensione può derivare da un calcolo di ottimo che interessa la rete AAT e AT e che vede il punto di interconnessione come una risorsa equivalente

• Il DSO riceve il set point (in V o in Q) e istruisce le risorse sottostanti, mediante la trasformazione in comandi di attuazione (ad esempio livelli di Q)

• La gestione delle risorse MT deve avere tempi compatibili con la regolazione gerarchica di tensione AAT, ossia sufficientemente lenti da essere disaccoppiata da quest’ultima (ordine di grandezza dei minuti).

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Regolazione Frequenza/Potenza



Regolazione secondaria

• La regolazione potenza / frequenza (FRR) avviene tramite la modulazione della potenza attiva iniettata, intorno al valore programmato.

• Un nuovo dispositivo sarà sviluppato e installato presso la cabina primaria, per ricevere il set pointdel TSO e consegnarlo ai generatori MV controllabili. Una architettura IT per lo scambio di dati con la disponibilità / thoughput / latency necessaria sarà progettato di conseguenza.

• Il tempo caratteristico tipico per la regolazione di P/f è nell’ordine dei secondi

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LE ESIGENZE DEL SISTEMA ELETTRICO: LO STORAGE TRENTO 20 GENNAIO 2017


La generazione distribuita e la fornitura dei servizi

regolazione primaria di frequenza sempre attiva con risposta in statismo

regolazione veloce per i gruppi statici

regolazione secondaria di frequenza

disponibilità di banda acquisita sul mercato, attivazione tramite segnale inviato dal TSO

regolazione terziariaDisponibilità alla modulazione di potenza a salire o a scendere, attivazione tramite richiesta inviata dal TSO

modulazione in potenza comandi inviati dal TSO

regolazione di tensione regolazione locale con curva V-Q

regolazione secondaria attivata tramite il DSO (risposta disaccoppiata dai servizi in potenza attiva)

asservimento ai sistemi di difesa sempre attivo, elevata velocità di risposta

inerzia sintetica sempre attiva, elevata velocità di risposta

Osservabilità Fattibilità tecnica

Modalità di aggregazione

Servizi obbligatori Controllabilità

•Efficacia

•Regole di mercato

•Responsabilizzazione offerente

•Rispetto degli obblighi

•Gradualità di introduzione

Dispacciamento GD

Classificazione dei servizi di sistema

Osservabilità della generazione distribuita

Grazie per l’attenzione…

Luca Ortolano [email protected]


mailto:[email protected]

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