Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Sardegna FESR 2014/2020 - ASSE PRIORITARIO I
“RICERCA SCIENTIFICA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”
Progetto Cluster Top-Down
VIRTUALENERGY
Tecnologie per il controllo a distanza dei carichi elettrici e la gestione di
Virtual Power Plant
Gianluca Fadda
Seminario Tecnico – Cagliari, 20/09/2019
✓ VirtualEnergy: presentazione e soggetti coinvolti
✓ Aggregatori: contesto normativo italiano e principali definizioni
✓ Centrali Elettriche Virtuali: caratteristiche generali
✓ VirtualEnergy: stato di avanzamento del progetto
Sommario
VirtualEnergy: presentazione
Delibera ARERA 300/2017/R/eel: definisce le regole per l’apertura del Mercato per il Servizio di Dispacciamento (MSD) alla domanda elettrica e alle unità di produzione non già abilitate in vista della costituzione del Testo Integrato Dispacciamento Elettrico (TIDE) coerente con il balancing code europeo.
Definizioni
✓ Balance Service Provider (BSP):soggetto responsabile per la partecipazione al MSD (aggregatore);
✓ UVA: Unità Virtuali Abilitate:
✓ Unità Virtuali Abilitate di Produzione (UVAP): caratterizzate dalla presenza di sole unità di produzione non rilevanti (siano esse programmabili o non programmabili), inclusi i sistemi di accumulo
✓ Unità Virtuali Abilitate di Consumo (UVAC): caratterizzate dalla presenza di sole unità di consumo (ad oggi tutte non rilevanti)
✓ Unità Virtuali Abilitate Miste (UVAM):caratterizzate dalla presenza sia di unità di produzione non rilevanti (siano esse programmabili o non programmabili) e/o unità di produzione rilevanti non obbligatoriamente abilitate che condividono il punto di connessione con unità di consumo, sia di unità di consumo (ad oggi tutte non rilevanti). Rientrano anche i sistemi di accumulo, equiparati alle unità di produzione come previsto dalla deliberazione 574/2014/R/eel
Inquadramento normativo
Inquadramento normativo
✓ Delibera Arera 422/2018/R/eel: approva i criteri proposti da Terna, che consentono alle UVAM di partecipare al MSD
Architettura (1)
Virtual Power Plant: aggregato costituito da impianti di generazione da fonte rinnovabile, carichi elettrici e termici, accumuli elettrici e termici, inserito in un contesto di libero mercato in grado di fornire energia e servizi all’interno di una rete elettrica di distribuzione
CLOUD COMPUTING
Prosumer
Prosumer Prosumer
Prosumer Prosumer
Prosumer
Architettura (2)
I Prosumers e le risorse energetiche controllati dal Virtual Power Plant saranno distribuiti in tutto il territorio della Sardegna
Fotovoltaico + Accumulo
Autoconsumo + Gestione Energia
Sinergia con progetto di ricerca
✓ Il progetto di ricerca è articolato su 5 ‘Working Package’ (WP), di cui tre legati alla ricerca e sviluppo, strutturati in linee di attività, uno pertinente alla realizzazione di un prototipo per la sperimentazione sul campo, e uno legato alla divulgazione dei risultati, per la durata complessiva di circa 30 mesi.
Partenza progetto: 15 maggio 2018
Piano di lavoro
Attività svolte: WP1
Obiettivo: Analisi dei requisiti Stato: Completato
✓ Acquisizione stato dell’arte:
➢ approcci metodologici per controllo e gestione di un VPP
➢ principali tecnologie abilitanti (IoT e Cloud) per implementazione e gestione di un VPP
➢ Scenari applicativi e potenziali modelli di business
Attività svolte: WP2
Obiettivo: Progettazione dell’architettura del VPP e delle risorse energetiche distribuite Stato: In corso
✓ Fonti di ispirazione per soluzioni open HW/SW per prototipazione VPP:
➢ Flexiblepower Alliance Network (FAN) (https://flexible-energy.eu/)
❖ Associazione nata in Olanda nel 2013 da alcune aziende europee (Alliander, Dexter, DHPA, Ecovat, Enexisgroup, Enshared, EXE, Nieuwestroom, Powerline, Recoy, Stedin, Technolution, TNO, TenneT)
➢ Energy@home(http://www.energy-home.it/SitePages/Home.aspx)
❖ Associazione fondata nel 2012 da Electrolux, Enel Distribuzione, Indesit e Telecom Italia
Flexiblepower Alliance Network (1)
PowerMatcher: tecnologia abilitante per l’implementazione di meccanismi di coordinamento delle transazioni all’interno di una smart grid
Flexiblepower Alliance Network (2)
Energy Flexibility Platform & Interface (EF-Pi): piattaforma abilitante per la connessione tra appliances, smart services e smart grid e l’implementazione di approcci per il Demand Side Management (DSM).
Energy@home (1)
JEMMA (Java Energy ManageMent Application): framework open source per il monitoraggio energetico e la gestione di carichi domestici
Energy@home (2)
Energy Aggregation Simulator: Simulatore open source sviluppato da RSE (Ricerca Sistema Energetico) allo scopo di fornire una demo dei principali scambi informativi TSO- Aggregatore-Customer
Attività svolte: WP3
Obiettivo: Progettazione e implementazione di un Software per la gestione di VPP Stato: In corso
Sinergia con progetto di ricerca CoNetDomeSys
“Cooperative Network of Domestic Systems”
Obiettivo: Valutare le prestazioni di un sistema di controllo remoto dei carichi elettrici basato sull’utilizzo di hardware off-the-shelf
✓ Implementazione di un dimostratore sperimentale IoT low-cost
✓ Prototipazione e testing di algoritmi per il Demand Side Management (DSM)
✓ Supervisione e controllo carichi domestici mediante power socket
CoNetDomeSys: architettura ICT
✓ Infrastruttura Client-Server
✓ Framework di comunicazione: consente la gestione remota di un insieme distribuito di smart socket connesse alla rete Internet attraverso diverse tecnologie di accesso (ADSL, fibra, 2G, 3G, LTE, WiMAX, Sat, etc…)
CoNetDomeSys: hardware (1)
✓ Workstation Dell Precision t5810
➢ Intel Xeon E5-1620 v3 (10M Cache, 3.50 GHz)
➢ 64GB of RAM
➢ Windows 10 Pro
Componenti lato server
CoNetDomeSys: hardware (2)
✓ Smart Power Socket (SPS): WeMo Insight Switch
➢ sensore in grado di rilevare la potenza assorbita con risoluzione di 1mW e max frequenza di campionamento pari a circa 1Hz
➢ switch per accendere e spegnere da remoto l’elettrodomestico collegato alla presa
➢ microcontroller e connettività WiFi
✓ Raspberry Pi Zero W
➢ piattaforma embedded linux-based, dotata di porta USB e connettività WiFi
➢ Abilita comunicazione tra SPS e Server
Componenti lato client
CoNetDomeSys: software (1)
✓ JAVA applications
➢ 1 Server: in esecuzione sulla workstation DELL installata presso l’AutoLAB del DIEE
➢ N Clients: in esecuzione sui raspberry installati presso alcune aziende ed abitazioni domestiche
✓ MATLAB Scripts
➢ In esecuzione sulla workstation DELL installata presso l’AutoLAB del DIEE
CoNetDomeSys: software (2)
✓ Database incorporato in un unico file: SQLite (https://sqlite.org/index.html)
✓ Per ogni campione k acquisito dalla singola smart socket, le informazioni registrate nel corrispondente database dei dati storici, denominato “samples”, sono quelle di seguito riportate:
ID (k) numero progressivo, identificativo univoco del record all’interno del database Name (k) nome assegnato alla smart socket
Address (k) indirizzo IP pubblico del client attraverso cui la smart socket invia i dati al server tramite rete Internet
Port (k) porta di comunicazione attraverso cui avviene la comunicazione tra il client a cui è connessa la smart socket ed il server
Sample_id (k) numero sequenziale del sample ricevuto dalla smart socket
Time_sent (k) timestamp relativo all’istante di invio del sample al server da parte del client
Time_received (k) timestamp relativo all’istante in cui il client riceve una richiesta di sample dal server Active(k) flag che identifica lo stato di attività (ON/OFF) della smart socket
Value (k) valore della grandezza elettrica (potenza) misurata dalla smart socket
CoNetDomeSys: Verifica prestazioni
SPS2 SPS4 SPS9 SPS10 SPS11
Time_tot [hh:mm:ss] 48:00:00 48:00:00 48:00:00 48:00:00 48:00:00
Time_OK [hh:mm:ss] 02:24:52 17:16:04 36:52:37 34:25:07 32:17:49
Time_LOSS [hh:mm:ss] 00:00:00 13:23:01 00:03:35 00:07:42 00:07:57
Time_DISCONN [hh:mm:ss] 45:35:07 17:20:54 11:03:46 13:27:10 15:34:13
Time_sampleTOT [hh:mm:ss] 02:50:36 20:06:42 38:29:49 37:00:53 34:40:33
Time_sampleOK [hh:mm:ss] 02:50:36 17:32:12 37:45:53 34:50:21 32:36:28
Time_sampleLOSS [hh:mm:ss] 00:00:00 03:34:29 01:44:55 02:10:31 02:05:05
Measure_TOT [samples] 5116 88925 158796 160051 154967
Measure_OK [samples] 5116 76592 153123 150927 145763
Measure_LOSS [samples] 0 12333 5673 9124 9204
⃤ tmax[sec] 1,741 1,624 1,742 1,721 1,697
⃤ tmin[sec] 0,813 0,001 0,001 0,001 0,001
⃤ tmean[sec] 1,699 0,81163 0,867 0,82097 0,79766
⃤ tvar[sec] 0,00093598 0,22099 0,24923 0,23239 0,22293
⃤ tstd[sec] 0,030594 0,47009 0,49923 0,48207 0,47216
Attività svolte: WP4
Obiettivo: Prototipazione e testing del VPP Stato: In corso
✓ attività sperimentali per la validazione e testing degli algoritmi di controllo e gestione del VPP
➢ Sinergia progetto CoNetDomeSys:
❖ Individuazione condominio all’interno del quale condurre test sperimentali
❖ Installazionee configurazione smart socket
❖ Effettuati primi test di funzionamento per validare affidabilità dei vari sistemi di accesso alla rete internet (ADSL, fibra, WiMAX, 2G,3G,4G)
Attività svolte: WP5
Obiettivo: Divulgazione dei risultati Stato: In corso
✓ Incontri frontali con le aziende del cluster per definire scenari applicativi di interesse
✓ Realizzazione portale web del progetto: (http://virtualenergy.diee.unica.it)
✓ Pubblicazioni scientifiche:
➢ Articolo “VIRTUALENERGY: A project for testing ICT for virtual energy management”, presentato nel corso del convegno internazionale AEIT 2018 (Bari, 3-5 Ottobre 2018)
➢ Capitolo del libro “Distributed Energy Resources in Microgrids – 1st Edition”, intitolato
“Communications and Internet of Things for Microgrids, Smart Buildings, and Homes”
(pubblicato il 20 Agosto 2019)
Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Grazie per l’attenzione
Per informazioni e contatti:
Ing. Gianluca Fadda
Email: [email protected]
