Modello della rete MT

Per studiare gli effetti delle logiche di DR sul sistema elettrico di Lampedusa, la rete è stata implementata utilizzando il software di simulazione NEPLAN, software dedicato all’analisi dei sistemi di potenza (Figura 126). Come descritto in [18], il sistema elettrico isolano è composto da un impianto di generazione centralizzato che alimenta quattro linee principali di distribuzione in media tensione (MT) dell’energia. In particolare, l’impianto di produzione dell’isola è formato da otto generatori diesel, con le caratteristiche tecniche riportate in Tabella 30. Le quattro linee principali sono state implementate in dettaglio, considerando le diramazioni e i carichi corrispondenti.

Figura 126 Modello in NEPLAN del sistema elettrico dell’isola di Lampedusa.

Il modello del sistema è stato implementato per analisi in steady-state finalizzate allo studio degli impatti sulla rete della modifica dei profili di carico. A questo scopo, è stato impiegato il modulo di calcolo Loadflow Time Simulation di NEPLAN. Le otto macchine sincrone sono state quindi simulate come elementi di generazione di tipo SLACK e nodi P-V; linee e trasformatori sono stati simulati come elementi passivi, costituiti dalle relative impedenze e ammettenze; i carichi sono stati simulati come nodi P-Q aventi dei determinati profili di carico. I profili di carico sono stati in parte ricavati dalle misure effettuate da ENEA sulla rete durante la presente annualità e in parte sono stati ottenuti da specifiche simulazioni in Matlab, tenendo conto dei dati già acquisiti e delle ipotesi già fatte nelle annualità precedenti. Per i dettagli delle misure dei profili di carico si rimanda all’apposito studio condotto da ENEA.

Tabella 30 Elenco dei gruppi di generazione con relative potenze elettriche.

Gruppo PN [kW]

G1 4100

G2 1328

G3 1470

G4 2800

G5 1893

G6 2998

G7 2935

G8 5040

Il modulo di calcolo Loadflow Time Simulation permette la risoluzione del problema di load flow per sistemi di potenza con assegnati profili di carico. Il calcolo prevede la risoluzione di una sequenza di loadflow in numero corrispondente ai dati specificati nei profili di potenza: le potenze attive e reattive di carichi e generatori con assegnati profili sono determinati prima di ogni iterazione.

I parametri di calcolo del modulo Loadflow Time Simulation possono essere assegnati tramite la finestra di dialogo mostrata in Figura 127.

Figura 127 Parametri di calcolo del modulo Loadflow Time Simulation – Time.

Come mostrato in Figura 127, è possibile eseguire un singolo calcolo di load flow oppure specificare una sequenza di simulazioni. La sequenza di simulazioni è caratterizzata da un istante di inizio, da un istante di fine e da un passo di incremento temporale. Il numero totale di simulazioni sarà dunque individuato come (tEnd-tStart)/tStep+1. Gli estremi della sequenza di simulazione sono entrambi definiti da anno, mese, giorno e ora (nel formato hh:mm). È anche possibile una quick selection, nel caso in cui si vogliano eseguire simulazioni per profili di carico di tipo giornaliero (Day simulation).

Il modulo di calcolo Loadflow Time Simulation permette di applicare i fattori di scala sia nel caso in cui questi siano definiti come tempo-dipendenti, sia nel caso in cui questi siano definiti in parte come costanti e in parte come tempo-dipendenti. L’utente può scegliere di interrompere il calcolo all’occorrenza di sovraccarichi, e di lasciare che l’algoritmo di risoluzione verifichi lo stato dei relè di protezione contro le sovracorrenti. Questo consente di verificare se la modifica dei profili di potenza degli utenti comporti rischi per il sistema elettrico isolano. I risultati della sequenza di calcolo possono essere opportunamente selezionati e filtrati in base ai settings definiti dall’utente. Queste opzioni addizionali possono essere impostate nella finestra di dialogo mostrata in Figura 128.

Figura 128 Parametri di calcolo del modulo Loadflow Time Simulation – Options.

Nel caso specifico, i diagrammi di carico delle cabine sono stati simulati come una sequenza di 96 valori corrispondenti ai valori di potenza media per ciascuno dei 96 intervalli da 15 minuti in cui sono suddivise le 24 ore di una giornata tipo. Il profilo di carico è quindi relativo all’intervallo orario che va dalle ore 0:00 alle ore 24:00 (ultimo intervallo 23:45).

Come mostrato in Figura 129, è inoltre possibile impostare il calcolo su base stagionale, definendo le date di inizio per le stagioni considerate e le eventuali festività.

Figura 129 Parametri di calcolo del modulo Loadflow Time Simulation – Define Seasons.

Per inserire i profili di potenza ottenuti da misure effettuate sulla rete, si è utilizzata la finestra di dialogo riportata in Figura 130 che permette di inserire i valori misurati attraverso un file di testo.

Figura 130 Parametri di calcolo del modulo Loadflow Time Simulation – Measurement Data.

Una volta specificati i parametri riguardanti il calcolo Loadflow Time Simulation come prima descritto, il passo successivo riguarda l’inserimento dei profili di carico da assegnare agli elementi di rete. I profili di carico sono definibili attraverso le funzionalità offerte dai dialoghi User Defined Scaling Factors (Figura 131).

Figura 131 Dialogo User Defined Scaling Factors.

Il dialogo permette l’inserimento di profili di potenza attiva e reattiva totalmente definibili dall’utente: il primo passo è la definizione di un tipo di fattori di scala (Figura 132). Per un dato tipo, è possibile inserire il profilo orario per i diversi giorni della settimana in base alla tipologia di giorno considerata: sono differenziati i giorni lavorativi (lunedì-venerdì), il sabato e la domenica. In combinazione al profilo orario giornaliero, è possibile associare il numero di stagioni prese in considerazione e un eventuale profilo di lungo termine specificato su base annuale. Per un dato tipo di fattori di scala, è anche possibile definire ulteriori parametri come i fattori costanti per lo scalamento manuale, i fattori di Velander e i parametri relativi alla modellazione della caduta di tensione nel simultaneity model.

Figura 132 Dialogo User Defined Scaling Factors – Scaling Factors.

I profili orari giornalieri assegnati a un dato tipo di fattori di scala sono specificati nell’apposita finestra di dialogo mostrato in Figura 10. L’utente può inserire in forma tabellare un diverso fattore di scala per ogni istante di tempo considerato nell’arco temporale di un giorno (24 ore): l’applicazione del fattore di scala a un dato elemento di rete (carico o generatore) permette di implementare i profili di potenza attiva e reattiva desiderati. L’incremento temporale tra due entries successive della tabella è completamente definibile dall’utente in base alle informazioni specificati nei dati a sua disposizione. Come mostrato in Figura 133 il software offre inoltre un’immediata visualizzazione del profilo orario nel diagramma integrato.

Figura 133 Dialogo User Defined Scaling Factors – Day by Hours.

Nel caso in esame, sulla base delle misure effettuate da ENEA che rilevano un fattore di potenza compreso tra 0,96 e 1, si è assegnato uno stesso fattore di potenza pari a 0,95 (valore cautelativo) ad ogni intervallo temporale per il calcolo del profilo giornaliero di potenza reattiva a partire da quello di potenza attiva.

I profili di potenza attiva sono stati invece ricavati implementando in Matlab gli algoritmi di gestione dei dispositivi flessibili descritti ai paragrafi precedenti.