Distribuzione Elettrica: dalla rete passiva alla rete attiva by gBkguj

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									Distribuzione Elettrica:
dalla rete passiva alla rete attiva


          Roberto Caldon



       Università di Padova
Struttura attuale del sistema elettrico


  Centrale Elettrica
                          Transformatore




                                           Sottostazione
                                           di Distributione


                                                                                 Commerciale




                                                     Industriale   Commerciale        Gr. Continuità
           Residentiale
   Reti elettriche di distribuzione
Rete odierna
Rete di domani ?
   Rete tradizionale BT
          Situazione della rete di
               distribuzione
• In Italia il sistema di distribuzione è di primario livello; nel corso degli
anni ha raggiunto una notevole affidabilità e una qualità del servizio
eccellente, grazie anche a recenti interventi come ad es. l’adozione del
neutro compensato, il telecontrollo e l’automazione delle reti.


• L’eventuale decisione di operarvi modifiche non è dovuta a ragioni
tecniche contingenti, quanto piuttosto a scelte atte ad incentivare, ad
esempio, lo sfruttamento di fonti rinnovabili per il conseguimento degli
obiettivi di Kyoto e dalle direttive dell’UE.
    Perché la Generazione Distribuita ?

• convenienza energetica derivante dalla cogenerazione;

• necessità di integrare le capacità di trasporto della rete;

• possibilità di sfruttare risorse energetiche disperse
      altrimenti non utilizzabili;

• (presenza di incentivazioni).
Altri motivi della possibile diffusione
– E’ più facile la localizzazione di piccoli impianti;

– La co-generazione di piccola taglia può essere sfruttata
  con reti termiche poco estese ed economiche (e il gas
  naturale è distribuito quasi ovunque);

– La GD richiede tempi brevi di installatione;

– La liberalizzazione del mercato dell’energia elettrica
  contribuisce a creare nuove opportunità;

– I costi della T&D sono cresciuti mentre quelli della GD si
  sono ridotti.
Nuove strutture e nuove funzioni

                          • Connettività fra
                          produttori e carichi
                          • Distributori
                          forniscono servizi
                          aggiuntivi o di sistema
                          • Flessibilità nella
                          produzione e nella
                          domanda(responsive
                          loads)
    Generazione Distribuita: possibile
           Impatto sulla rete
Può causare la degradazione della qualità del servizio,
in particolare:
      Incremento dei livelli di corrente di cortocircuito e la
     perdita di selettività delle protezioni;
      Difficoltà del mantenimento dei profili di tensione al
     variare dei flussi immessi in rete (regolazione della
     tensione);
      Possibile formazione di “isole indesiderate”

      Possibile presenza di transitori elettromeccanici e
     fenomeni di instabilità dinamica dei generatori rotanti.
    Contributo alla corrente di corto-circuito
•    I Generatori contribuiscono alla corrente
     di corto-circuito




    Rete
                  Selettività
Difficoltà a rendere selettiva l’azione delle protezioni
     in presenza di Generazione Distribuita



     Rete
 La regolazione della tensione

           130/20kV Cab. Primaria



AVR

                                    PQ

MT/BT Cab.Secondarie


                                         Regolazione tramite
        Tensione
                                         AVR
Limiti consentiti
     Formazione di “isole indesiderate”


AT          Dopo l’apertura dell’interruttore di
            linea, una porzione di rete rimane
               alimentata dalla Generazione
                         Dispersa
       MT


                                 DG
                                DG
               Parti di rete in Isola
Questioni aperte:

           -nel breve termine:

           Problema di una protezione
           affidabile contro la perdita di rete

           -nel lungo termine:

           Problema del controllo/protezione
           della rete resa attiva dalla GD
Innovazioni richieste dalla presenza di GD
                                                         - Configurazione Radiale
                                       - Bassa penetratione DG

                                                             Rete Passiva SCADA
                                                                                attuale




                                                                            Comunicazioni
                                                          Rete Attiva        bidirezionali
   - Alta penetratione DG
           - Automazione sofisticata                                          locali e di
                   - Possibilità Plug & Play per DG                            sistema
                                  - Nuove configurazioni di rete
                 Integrazione di due infrastrutture

                                                                                                                                                    Data network Users

         Central Generating                     Step-Up
         Station                              Transformer
                                                                    2. Information Infrastructure




                                                     Distribution                  Receiving                    Distribution
Control Center                                       Substation           Gas
                                                                                   Station                      Substation
                                                                         Turbine                                                                       Recip
                                                                                                                                                       Engine

            Micro-                                                                    Distribution
           turbine                                                                    Substation

                                  Residential Data                                                                                                  Commercial
                                  Concentrator                       Recip                                                     Fuel
                                                                     Engine                                                     cell
                        Photo
                       voltaics
                                                                                    Cogeneration

                     Batteries                                                                                                                              Flywheel

                                                                                                   Industrial                          Commercial
                     Residential
                                                           Input                  Output
150 kV                   150 kV
                                                                      Controllore
                                                                      Rete attiva

                     60 kV



             60 kV                        60 kV                       60 kV



         10 kV                    10 kV                                             10 kV

                                                                  



     
                                                                                 60 kV

         
                 60 kV                            60 kV                              10 kV



         10 kV                                            60 kV

             
                                                                         10 kV
    Definizione di “distribuzione attiva”

• Una rete di distribuzione è attiva se il gestore
  della rete controlla e/o regola la potenza
  assorbita o generata da carichi e generatori, la
  tensione ai nodi ed i flussi di potenza nei rami
  della rete
  – Non tutte le funzioni devono essere presenti
  – Abbandono della politica del “connect and forget”

• Approccio probabilistico nel dimensionamento e
  nella gestione delle connessioni.
           Criticità delle reti attive
- Reti maggiormente interconnesse:
    • per accogliere il maggior numero di generazioni distribuite, una rete di
      distribuzione dovrebbe essere maggiormente interconnessa.

– Effetto Domino:
    • ma una rete di distribuzione fortemente interconnessa rischia di dar luogo a
 Necessità di sviluppare nuove
      pericolosi effetti di diffusione dei guasti e dei malfunzionamenti che possono
      compromettere il servizio in aree molto vaste.

–tecnologie e nuove strategie
  Correnti di guasto
    • la magliatura delle reti determina sempre un forte incremento delle correnti
 di controllo / gestione
      di corto circuito. Servono nuove protezioni o limitatori.

– Power Quality
    • l’aumento dell’ampiezza della corrente di corto circuito porta a buchi di
      tensione più profondi e ad aree di influenza maggiormente estese. Per
      scongiurare la possibilità di un forte degrado della qualità della tensione è
      necessario pianificare le reti di distribuzione considerando tali aspetti in
      modo esplicito.
R&S delle reti attive: (UK)

                    • Impiego di (Distribution
                    Management System)
                    per la gestione integrata
                    della rete e della GD
R&S delle reti attive: (Danimarca)
R&S delle reti attive: “Self-healing” networks
            (Intelligrid EPRI-EDF)
        R&S delle reti attive:
Le microreti capaci di autosussistenza (EPRI)
                                        Microgrids




Potenza anche in caso di perdita di risorse distribuite nella microgrid;
Vendita alla rete di eventuali eccessi di produzione;

Permettono di alimentare durante i guasti la totalità o un sottoinsieme degli utenti (isola intenzionale).
                     Conclusioni
• Le reti di distribuzione MT e BT non sono progettate per la
  integrazione di GD
• La presenza diffusa della GD può creare problemi e limitare
  l’affidabilità dell’attuale sistema di distribuzione
• Bisogna modificare le modalità di controllo e i criteri di esercizio
  delle reti (protezioni, regolazione della tensione, ecc.,)
• La trasformazione del sistema di distribuzione verso scenari futuri
  in cui non si pongano barriere ed ostacoli alla penetrazione della
  GD richiede notevoli investimenti e potrà avvenire solo sotto la
  spinta di una chiara indicazione politica e il coinvolgimento dei
  soggetti interessati.
• Molti paesi (soprattutto in Europa) stanno affrontando il problema;
  a questo fine molte imprese stanno investendo nello sviluppo di
  nuove tecnologie in particolare l’integrazione di ICT e di
  Automazione.
                Domande

• Il nostro paese che cosa intende fare ?

• Esistono regole certe e chiari scenari di
  sviluppo ?

								
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