La sfida della sostenibilità nell’ambito dell’energia elettrica
4. Contributi nell’ambito della sostenibilità
Relativamente alla ricerca specifica per l’Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, diversi lavori sono stati presentati negli ultimi anni
con tematiche legate alla modernizzazione del sistema elettrico, nell’ambito della produzione, distribuzione, utilizzazione dell’energia elettrica oltre che nei trasporti elettrici. Tali contributi si collocano per loro natura nell’ambito della sostenibilità, favorendo gli obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG), in particolare quelli dell’energia pulita e accessibile (SDG n. 7), della città e comunità sostenibili (SDG n. 11) e dell’azione per il clima (SDG n. 13). Nel seguito è presentato un breve sunto dei lavori per area di attività.
4.1 Gestione ottimale degli impianti di produzione nel mercato elettrico
In questa attività di ricerca si è esaminato il problema dello Unit
Commitment per le società di generazione (Genco), volto ad ottimizzare, su
un orizzonte temporale fissato, la produzione delle unità di generazione (Cas. Produz.1, 2015). In particolare, è stata analizzata la rilevanza di alcune scelte progettuali (quali ad es. la struttura, la dimensione, il tipo di regolazione) sull’economia delle unità di generazione a ciclo combinato nell’evoluzione del mercato elettrico italiano, considerando il caso in cui le Genco gestiscano unità di produzione singole o multiple e portando in conto l’incertezza che caratterizza la conoscenza della curva di domanda residua. 4.2 Nuovi modelli e funzionalità per la gestione e controllo delle reti di
distribuzione
L’evoluzione dei sistemi di distribuzione richiede un aggiornamento delle funzionalità impiegate per il loro monitoraggio e controllo; con esse la necessità di acquisire e gestire una notevole quantità di informazioni, dato l’elevato numero delle reti esistenti e di utenze. La quantità di informazioni da gestire può essere notevolmente ridotta attraverso l’introduzione di Aggregazioni Virtuali (AV) di risorse energetiche distribuite e porzioni di rete, quali Load Area (LA) e Virtual Microgrid (VM), aggregate sulla base dell’impatto che hanno sulle funzioni di supervisione e controllo specifiche, come il monitoraggio e la stima dello stato, il controllo dei flussi di potenza
e la regolazione della tensione. A tale riguardo il concetto di LA è stato adottato per selezionare i dati necessari per il monitoraggio e il controllo dei sistemi di distribuzione ed è proposta una rappresentazione equivalente compatta in grado di rappresentare le relazioni tra i dati considerati (Cas. Distrib.1, 2015) – (Cas. Distrib.5, 2017). In un lavoro successivo (Cas. Distrib.6, 2017), il concetto di LA e il modello linearizzato della rete di distribuzione sono stati utilizzati per risolvere un problema di ottimizzazione dei profili di tensione di una smart grid.
4.3 Validazione del sistema di controllo di un impianto elettrico industriale
La validazione del sistema di controllo negli impianti industriali richiede una modellazione che sia adeguatamente accurata e computazionalmente efficiente. Il secondo aspetto è particolarmente rilevante se è richiesta una simulazione in tempo reale. A tale scopo i modelli classici dei motori asincroni e della rete sono rivisti, così da permettere un adeguato compromesso tra efficienza computazionale e precisione dei risultati (Cas. Utiliz.1, 2015). In particolare, il modello del motore a induzione è migliorato per conseguire una adeguata precisione in tutto il campo operativo, mentre la soluzione di rete è migliorata per ottenere una migliore efficienza computazionale. Delle simulazioni numeriche sono presentate per mostrare il limitato carico computazionale nella simulazione di un grande impianto industriale, così come una buona precisione dei risultati, in confronto al reale comportamento delle macchine.
4.4 Sviluppo sperimentale di sistemi per la trazione elettrica
Il mercato automobilistico sta rapidamente cambiando con l’introduzione di sistemi per la trazione elettrica che siano poco dipendenti da benzina e gasolio e tali da garantire minori costi operativi e minori emissioni. In questo scenario, riveste una grande importanza la possibilità di sviluppare sistemi di collaudo efficaci e flessibili, in grado di testare le prestazioni dei
nuovi dispositivi, secondo criteri di qualità e sicurezza. A tale riguardo è stato considerato un nuovo sistema per il collaudo delle unità dedicate alla trazione (Cas.Trasporti.1, 2016). Il sistema di collaudo è basato su un inverter, controllato attraverso una piattaforma in tempo reale, in cui è implementato il modello di veicolo elettrico. L’inverter emula il comportamento del motore e del carico utilizzando un approccio software-
in-the-loop. Diversi metodi di controllo vengono utilizzati e confrontati tra
di loro.
Bibliografia
1. (Cas. Produz.1, 2015) Casolino G.M., Losi A., Liuzzi G., “Combined Cycle Unit Commitment in a Changing Electricity market scenario”. Elsevier International
Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2015, vol. 73, pp. 114–123.
2. (Cas. Distrib.1, 2015) Casolino G.M, Losi A., “Load Area Application to Radial Distribution Systems”. Research and Technologies for Society and Industry, 16-18 September 2015, Turin (Italy).
3. (Cas. Distrib.2, 2015) Casolino G.M, Losi A., Noce C., Valtorta G., “Distribution Network Representation in the Presence of Demand Response” in Chapter 5 on: A. Losi P. Mancarella, A. Vicino (a cura di) Integration of Demand Response into the
Electricity.
4. Chain - Challenges, Opportunities and Smart Grid Solutions. Edizione Wiley-ISTE, November 2015, pp. 296.
5. (Cas. Distrib.3, 2016) Casolino G. M., Losi A., “Load Areas in Reconfiguration of Distribution Systems”. IEEE ISGT Europe 2016, 9-12, Ljubljana (Slovenia), pp. 1-6. 6. (Cas. Distrib.4, 2016) Casolino G.M., A. Losi. “Specialized Methods for the
Implementation of Load Areas in Radial Distribution Networks”. 19th Power Systems
Computation Conference (PSCC 2016), 20-24 June 2016, Genoa (Italy).
7. (Cas. Distrib.5, 2017) Casolino G.M., A. Losi A., “Load Area Model Accuracy in Distribution Systems”. Elsevier Electric Power System Research, February 2017, vol. 143, pp. 321-328.
8. (Cas. Distrib.6, 2017) Casolino G.M., Di Fazio A.R., A. Losi, Russo M., De Santis M., “A voltage optimization tool for smart distribution grids with distributed energy resources”. AEIT International Annual Conference, 20-22 September, 2017, Cagliari, pp. 1-6.
9. (Cas. Utiliz.1, 2015) Casolino G.M., Russo M., Pescosolido D., Butera P., “Test Facility for Control System Validation in Electric Industrial Plants”. AEIT
International Annual Conference, 14-15 October 2015, Naples (Italy).
10. (Cas.Trasporti.1, 2016) Casolino G.M., Alizadehtir M., Andreoli A., Albanesi M., Marignetti F., “Software-in-the-loop Simulation of a Test System for Automotive Electric Drives”. IEEE IECON 2016, 23-26 October 2016, Florence (Italy), p. 1882- 1887.