5 Simulazioni e risultati

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5 Simulazioni e risultati

Le simulazioni compiute avevano lo scopo di confrontare i percorsi risolutivi ideati per la gestione in tempo reale della riserva terziaria. Innanzitutto vengono svolte alcune simulazioni per la determinazione del metodo del simplesso più idoneo alle necessità del programma MC2 e, in un secondo tempo, alcune simulazioni per lo studio del comportamento dei percorsi risolutivi realizzati.

5.1 Funzioni implementate

I metodi risolutivi del simplesso presentati nel paragrafo 4.1 sono stati implementati in microsoft visual C++® e inseriti nel programma MC2. Le funzioni realizzate sono:

funzione in microsoft visual C++® Tipologia simplesso

Motore_simplex_1 Metodo del simplesso senza ricerca della soluzione b.a. iniziale

Motore_simplex_2 Metodo del simplesso standard

Motore_simplex_3 Metodo del simplesso revisionato in forma matriciale

I vari percorsi risolutivi implementati in microsoft visual C++® e inseriti nel programma di simulazione MC2 ricalcano i diagrammi di flusso presentati nel paragrafo 4.2. Le funzioni realizzate sono:

funzione in microsoft visual C++® Percorso risolutivo

MSD_simplesso − Logica con dispacciamento a margine minimo

− Selezione variabili per zone di mercato

PM_dispacc_MSD _{− Calcolo margine minimo}

PM_dispacc_MSD_1 − Calcolo margine minimo con controllo dei

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PM_dispacc_MSD_2 − Calcolo margine minimo a percorsi

alternativi

PM_dispacc_MSD_3 − Calcolo margine minimo con livelli di

controllo successivi

MSD_simplesso_1 − Dispacciamento UP per UP

− Selezione variabili per zone virtuali

MSD_simplesso_2

− Dispacciamento UP per UP

− Selezione variabili per zone di mercato

− Selezione vincoli delle linee con criterio del dispacciamento virtuale

MSD_simplesso_3

− Dispacciamento UP per UP

− Selezione variabili per zone virtuali

− Selezione vincoli delle linee con criterio del dispacciamento virtuale

MSD_simplesso_4

− dispacciamento UP per UP

− selezione variabili per zone di mercato

− selezione vincoli delle linee con criterio del dispacciamento virtuale

− ulteriore selezione dell’insieme delle variabili in base al dispacciamento virtuale effettuato per la selezione delle linee

MSD_simplesso_5

− dispacciamento UP per UP

− selezione variabili per zone virtuali

− selezione vincoli delle linee con criterio del dispacciamento virtuale

− ulteriore selezione dell’insieme delle variabili in base al dispacciamento virtuale effettuato per la selezione delle linee

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5.2 Dati relativi al sistema elettrico simulato

Il parco di generazione è così composto: • Gruppi termoelettrici:

Numero gruppi P installata (MW) Taglia minima (MW) Taglia massima (MW)

149 50208 10 1000

• Gruppi idroelettrici:

77 3946 7 279

• Gruppi di pompaggio:

51 6277 35 250

• In totale:

Composizione percentuale del parco di generatori in base al numero di gruppi Gruppi termoelettrici Gruppi idroelettrici Gruppi di pompaggio figura 5.1 Numero gruppi 277 P installata (MW) 60431

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Per quanto riguarda le linee e le zone:

• Numero zone di mercato: 14

• Numero linee nazionali: 1539

• Numero linee interzonali critiche: 52 • Numero linee import/export: 15

5.3 Dati relativi al giorno simulato

I dati previsionali relativi al carico della giornata presa in esame sono:

• Picco massimo: 32390.7 MW

• Energia: 663397 MWh

In dettaglio:

Ora del giorno Potenza (MW)

0 22668 1 21181.7 2 19895.1 3 19362.4 4 19332.2 5 19594 6 21569.8 7 25967.7 8 29870.5 9 31867 10 32762.9 11 32930.7 12 32153.2 13 32030.9 14 32828.8 15 32882.3 16 32923.9 17 32165.4 18 31107.4 19 29602.1 20 28892.5 21 29017.5 22 27591.2 23 25199.7

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Andamento previsionale del carico del giorno in esame 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ora c a ri c o [ M W ] figura 5.2

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5.4 Presentazione simulazioni svolte

• Prova per la determinazione del metodo risolutivo del simplesso più

idoneo

Come precedentemente accennato la scelta del metodo del simplesso più idoneo alle necessità del programma MC2 viene fatta basandosi sulla specifica del minor tempo di simulazione. Per ogni tipologia di simplesso si simula 100 volte lo stesso giorno e si compiono cinque simulazioni al variare del seme che viene assegnato all’avvio del programma.

• Prove volte allo studio del comportamento dei percorsi risolutivi

implementati

Per ogni prova e per ogni tipologia di percorso risolutivo si simula lo stesso giorno per 100 volte e si compiono 10 simulazioni al variare del seme che viene assegnato all’avvio del programma. Le prove sono svolte considerando differenti livelli massimi di flusso transitabile sulle linee. Come noto i limiti tecnici delle linee sono determinati da problemi termici: sia per quanto riguarda il problema dell’isolamento sia per quanto riguarda l’aumento della freccia, dovuta alla dilatazione termica, con conseguenti problemi legati alla possibilità di contatto della linea con altri elementi e quindi di cortocircuiti a terra. La temperatura raggiunta dal conduttore è determinata anche dai processi di scambio di calore con l’esterno. Al variare della temperatura esterna varierà anche la temperatura del conduttore e quindi i limiti di flusso di potenza associati ad esso. Generalmente i limiti di flusso delle linee in estate sono circa il 20% inferiori rispetto a quelli in inverno. Gli scenari analizzati nelle quattro prove svolte sono i seguenti:

1. Linee con vincoli tecnici di flusso di potenza a valori nominali 2. Linee con vincoli tecnici di flusso di potenza ridotto al 90% 3. Linee con vincoli di flusso di potenza ridotto al 80%

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5.5 Risultati e considerazioni

5.5.1 Determinazione del metodo risolutivo del simplesso più idoneo

Di seguito vengono riportati i valori medi del tempo di simulazione e di altri parametri ottenuti durante la simulazione. Il tempo di simulazione è espresso in percentuale in riferimento ai risultati ottenuti con motore_simplex_1.

Motore_simplex_1 Motore_simplex_2 Motore_simplex_3

Tempo di simulazione ₁ _1.081196 _1.028039 Riserva terziaria movimentata

(MWh) 30763.2 30881.67 30779.13 Esborso del dispacciamento _-566.34 _-562.1 _-560.94

Sbilanciamento medio del

quarto d’ora (MW) 82.52 83.64 82.7 Numero medio giornaliero di

contingenze 51.6 51.8 51.8

Numero medio giornaliero di

volte di utilizzo del simplesso 5.4 5.4 5.4

Riserva terziaria m ovim entata

30000 30500 31000 31500 32000 MWh motore_simplex_3 motore_simplex_2 motore_simplex_1 figura 5.3 Esborso di dispacciamento -570 -565 -560 -555 -550 -545 -540 -535 -530 1000*€/giorni figura 5.4

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Sbilanciamento medio giornaliero

78 79 80 81 82 83 84 85

M W

Numero medio giornaliero di contingenze

50 50.5 51 51.5 52

figura 5.5 figura 5.6

Tempo di simulazione %

0.94 0.96 0.98 1 1.02 1.04 1.06 1.08 1.1

Numero medio giornaliero di utilizzo del simplesso

0 1 2 3 4 5 6

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Come si può notare il metodo del simplesso più rapido nella ricerca della soluzione ottima è quello senza la ricerca della soluzione b.a. iniziale. Per quanto riguarda gli altri parametri si può osservare che esiste una piccola differenza per quanto riguarda il costo e la terziaria movimentata; questo fenomeno è da imputare al fatto che in lista di merito esistono varie UP che presentano lo stesso prezzo e i diversi metodi di risoluzione possono scegliere a parità di prezzo differenti UP con conseguente variazione degli eventi in cascata.

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5.5.2 Prove volte allo studio del comportamento dei percorsi risolutivi implementati 5.5.2.1 Risultati caso vincoli tecnici di flusso di potenza a valori nominali

Tempo di simulazione Riserva terziaria movimentata (GWh) Esborso del dispacciamento Sbilanciamento medio giornaliero (MW) Numero medio giornaliero di contingenze Numero medio giornaliero di volte di

utilizzo del simplesso

Numero medio giornaliero di congestioni PM_dispac_MSD ₁ _29.43 _-643.7 _72.04 ₄₉ _0.002 ₀ PM_dispac_MSD_1 _0.96 _29.43 _-643.6 _72.19 ₄₉ ₀ 0 PM_dispac_MSD_2 _0.96 _29.43 _-643.6 _72.19 ₄₉ ₀ 0 PM_dispac_MSD_3 _0.95 _29.43 _-643.6 _72.19 ₄₉ ₀ ₀ MSD_simplesso_1 _0.86 _29.60 _-650.3 _72.54 ₅₀ ₀ ₀ MSD_simplesso_2 _0.87 _29.60 _-650.3 _72.54 ₅₀ ₀ ₀ MSD_simplesso_3 _0.87 _29.60 _-650.3 _72.54 ₅₀ ₀ ₀ MSD_simplesso_4 _0.87 _29.60 _-650.3 _72.54 ₅₀ ₀ ₀ MSD_simplesso_5 _0.87 _29.60 _-650.3 _72.54 ₅₀ ₀ ₀

(11)

Riserva terziaria movimentata 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 GWh MSD_simplesso_5 MSD_simplesso_4 MSD_simplesso_3 MSD_simplesso_2 MSD_simplesso_1 PM_dispac_MSD_3 PM_dispac_MSD_2 PM_dispac_MSD_1 PM_dispac_MSD_0

Esborso del dispacciamento di terziaria

-700 -650 -600 -550 -500 -450 -400 1000*€/giorno

Sbilanciamento medio del quarto d'ora

68 69 70 71 72 73 74

MW

Numero di sbilanciamenti

45 47 49 51 53 55

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0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05

figura 5.13

numero simplessi parziali

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025

figura 5.14

Per quanto riguarda il tempo di simulazione si può notare che le logiche con dispacciamento UP per UP sono più rapide di quelle con dispacciamento fino a margine minimo. In questo scenario il programma entra molto raramente nelle condizioni che determinano l’utilizzo del simplesso parziale e quindi il dispacciamento avviene seguendo la lista di merito fornita dal mercato MSD. Di conseguenza si notano differenze tra le due branche di logiche relativamente al tempo di simulazione. In particolare si osserva che fra le logiche con dispacciamento fino a margine minimo quella migliore risulta essere quella con livelli successivi di controllo. Osservando tutti gli altri parametri analizzati si nota che non sono presenti sostanziali diversità. Interessante notare che la logica PM_dispac_MSD è l’unica in cui si entra nel simplesso, ed essa presenta un valore di esborso leggermente più conveniente rispetto alle altre logiche con dispacciamento fino a margine minimo.

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5.5.2.2 Risultati caso vincoli tecnici di flusso di potenza ridotto al 90%

I parametri medi ottenuti sono:

Numero medio giornaliero di congestioni PM_dispac_MSD ₁ _29,66 -629,3 82,93 54 _29,556 ₀ PM_dispac_MSD_1 _0.89 _29,41 -630,3 82,93 53 _24,165 0 PM_dispac_MSD_2 _0.89 _29,66 _-620,3 83,39 53 _24,96 0 PM_dispac_MSD_3 0.88 29,55 -625,3 83,07 53 24,276 0 MSD_simplesso_1 _0.68 _29.50 _-624.3 82,93 52 _9,376 ₀ MSD_simplesso_2 _0.69 _29.60 _-620.1 _82.52 ₅₂ _9,532 0 MSD_simplesso_3 _0.70 _29.50 _-624.3 82,93 52 _9,94 ₀ MSD_simplesso_4 _0.69 _29.60 _-620.1 _82.52 52 _10,412 0 MSD_simplesso_5 _0.70 _29.50 _-624.3 _82,93 ₅₂ _9,828 0

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Riserva terziaria movimentata 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 GWh MSD_simplesso_5 MSD_simplesso_4 MSD_simplesso_3 MSD_simplesso_2 MSD_simplesso_1 PM_dispac_MSD_3 PM_dispac_MSD_2 PM_dispac_MSD_1 PM_dispac_MSD

Esborso del dispacciamento

-700 -650 -600 -550 -500

1000*€/giorno

80 81 82 83 84 85

MW

45 47 49 51 53 55

(15)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

figura 5.19

numero medio giornaliero di volte di utilizzo del simplesso

0 10 20 30 40

figura 5.20

Per quanto riguarda il tempo di simulazione si può notare che le logiche con dispacciamento UP per UP sono più veloci. In particolare quella più conveniente è quella con selezione successive di UP per zone virtuali (MSD_simplesso_1). Come si può osservare dal numero medio di simplessi parziali svolti nell’arco della giornata, il tempo di simulazione è influenzato notevolmente dal tempo di esecuzione del metodo di risoluzione, quindi le differenze di tempo relative alle logiche sono accentuate rispetto ai precedenti scenari. Considerando il costo di dispacciamento nel giorno si nota che sostanzialmente si ha una differenza al massimo del 1%, tale differenza è accettabile considerando il guadagno ottenuto per il tempo di simulazione. Altra osservazione è il fatto che, rendendo più stringenti i vincoli della rete, aumentano la terziaria movimentata e, di conseguenza, l’esborso.

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5.5.2.3 Risultati caso vincoli tecnici di flusso di potenza ridotto al 80%

I parametri medi ottenuti sono:

Numero medio giornaliero di congestioni PM_dispac_MSD ₁ _64.09 _-380.6 _127.2 ₆₁ _50.9 _5.12 PM_dispac_MSD_1 _0.95 65.08 _-380.6 _126.15 ₆₁ _48.4 _5.164 PM_dispac_MSD_2 _0.96 _65.03 -385.6 _125.92 ₆₁ _48.8 _5.164 PM_dispac_MSD_3 _0.96 65.07 _-380.6 _126.2 ₆₁ _48.52 _5.18 MSD_simplesso_1 _0.62 _64.69 _-387.6 _131.87 ₆₂ _44.82 _3.26 MSD_simplesso_2 _0.76 _65.09 -390.8 _139.15 63 _43.06 _4.712 MSD_simplesso_3 _0.61 _64.90 _-380.4 _135.32 ₆₂ _44.96 _3.28 MSD_simplesso_4 _0.75 _65.09 _-390.8 _139.15 ₆₃ _43.06 _4.712 MSD_simplesso_5 _0.60 _64.90 _-380.4 _135.32 62 _44.96 _3.28

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Riserva terziaria movimentata 62 63 64 65 66 67 68 GWh MSd_simplesso_5 MSD_simplesso_4 MSD_simplesso_3 MSD_simplesso_2 MSD_simplesso_1 PM_dispac_MSD_3 PM_dispac_MSD_2 Pm_dispac_MSD_1 PM_dispac_MSD Esborso di dispacciamento -400 -390 -380 -370 -360 -350 1 1000*€/giorno figura 5.21 figura 5.22

115 120 125 130 135 140 145

MW

55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

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Tempo di simulazione

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Numero medio giornaliero di volte di utilizzo del simplesso

38 40 42 44 46 48 50 52

Numero medio giornaliero di congestioni

0 1 2 3 4 5 6

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In questa situazione si può intravedere il comportamento del programma in caso di congestioni; si nota che la quantità di riserva terziaria movimentata è più grande rispetto agli scenari precedenti. Ulteriore osservazione è l’esborso dovuto al dispacciamento della terziaria che risulta essere maggiore rispetto a tutti i casi analizzati in precedenza; ciò è legato al fatto che si sono resi più stringenti i vincoli delle linee. La presenza di congestioni comporta l’utilizzo del simplesso totale che determina, per un deficit positivo o negativo, l’attivazione di riserva terziaria sia a scendere sia a salire. Ancora una volta le logiche più rapide sono quelle con dispacciamento UP per UP; tra queste si può notare che quella più rapida è MSD_simplesso_5 ovvero quella con selezione successive di UP e selezione delle linee per dispacciamento virtuale. In questo scenario la risoluzione delle contingenze è affidata molte volte al metodo di risoluzione del simplesso; di conseguenza le logiche in cui si ha selezione delle variabili per zone virtuali e dei vincoli delle linee, risultano essere più convenienti per quanto riguarda il tempo di simulazione. Inoltre la logica di selezione delle UP per zone virtuali risulta migliore di quella per zone di mercato, in quanto l’operazione avviene attraverso il segno del coefficiente di sensitivity permettendo di determinare un insieme di variabili per il problema P.L. sicuramente accettabile e di dimensioni inferiori.

Per tutte le simulazioni si può notare che l’esborso risulta negativo; questo è dovuto al fatto che il dispacciamento previsionale (fornito dal gestore) non è ad ottimo economico, probabilmente perchè nella realtà il dispacciamento non avviene soltanto considerando la potenza attiva, ma anche la reattiva ed in particolare i vincoli di tensione. Al contrario nel modello del presente studio si utilizza il load flow in continua e quindi gli aspetti legati a vincoli di tensione e di reattivo non vengono analizzati.