aumentare la hosting capacity delle reti di distribuzione ... · mv lv cp cs corporate system /...

Aumentare laHosting Capacity delle reti di distribuzionecon investimentiSmart selettivi

Politecnico di Milano,

28 Settembre 2015

Smart selettivi

Michele Salaris, Gianluca SapienzaEnel Distribuzione – Tecnologie di Rete

Potenza connessa (per anno) [MW]

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

[MW]Potenza connessa (cumulativa) [MW]

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

[MW]

20 %

59 %

21 %

> 25 GW, 63 % FV

Rete Enel Distribuzione – Anno 2014Generazione Distribuita

Aumentare la Hosting Capacity delle reti di distribuzione coninvestimenti Smart selettivi – Politecnico di Milano – 28 Settembre 2015

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2

0

BT MT AT

0

BT MT AT

21 %

63%15%

10%

4%8%

Non rinnovabili

FV

Idraulica

Biomasse & rifiuti Eolica

Generazione DistribuitaFlusso energetico netto dal TSO (Giugno 2010->2014)

17.500

20.000

22.500

25.000

27.500

30.000

32.500

35.000[MW]

Lavorativo Sabato Domenica




3

Diminuzione flusso energetico netto dovuto alla GD

5.000

7.500

10.000

12.500

15.000

00:1

501

:15

02:1

503

:15

04:1

505

:15

06:1

507

:15

08:1

509

:15

10:1

511

:15

12:1

513

:15

14:1

515

:15

16:1

517

:15

18:1

519

:15

20:1

521

:15

22:1

523

:15

00:1

501

:15

02:1

503

:15

04:1

505

:15

06:1

507

:15

08:1

509

:15

10:1

511

:15

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513

:15

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515

:15

16:1

517

:15

18:1

519

:15

20:1

521

:15

22:1

523

:15

00:1

501

:15

02:1

503

:15

04:1

505

:15

06:1

507

:15

08:1

509

:15

10:1

511

:15

12:1

513

:15

14:1

515

:15

16:1

517

:15

18:1

519

:15

20:1

521

:15

22:1

523

:15

2010 2011 2012 2013 2014

• La Generazione Distribuita (GD) incrementa la tensione a causa delle iniezioni di potenza attiva.

• La tensione lungo linea può superare il valore di sbarra in Cabina Primaria (CP).

• Impatto su Hosting Capacity ed Esercizio a causa delle tensioni “elevate”

• I tradizionali metodi di controllo della sbarra MT di CP possono fallire a causa delle inversioni di potenza attiva.

Effetto della Generazione DistribuitaHosting Capacity ed Esercizio delle Rete




4

20,0533

20,0564

20,0609

20,0654

20,0899

20,0936

20,1446

20,1862

20,1899

20,2919

20,2932

20,2962

20,4101

20,5444

20,5491

20,556

20,6156

20,6685

20,7059

20,7129

20,7198

20,7275

20,7384

20,7407

20,8285

19,6

19,8

20

20,2

20,4

20,6

20,8

21

MV busbar

GD lungo linea

Soluzione Enel:

Infrastruttura diControllo dellaTensione per Smart Grids

Infrastruttura per il Controllo della TensioneProgetto Isernia

Progetto Isernia:

Schema di retesemplificato per il

controllo della tensione




5

28 Centri Operativi di Esercizio (COE), equipaggiati da STM (SCADA) + DMS (motore di calcoloelettrico)

Sistema di TelecontrolloSTM – DMS: sguardo alla situazione nazionale

MT

ATTSO

STM + DMS




6

MV

LV

MT

CP

CSCorporate system / Intranet

Sistemi e dispositivi realizzati secondo gli standard ed il know-how aziendale.

È basato su tre strategie indipendenti ma cooperanti :

1. Controllo Ottimizzato Tensione di Sbarra MT (Cabina Primar ia). Il set-point ottimale è calcolato dal

Distribution Management System (DMS) ed attuato dallo SCADA (STM).

2. Controllo Locale di Tensione Volt/VAr (livello Cliente) . Ogni impianto controllabile MT (ICM) regola in

Infrastruttura per il Controllo della TensioneCome funziona?




7

modo autonomo la potenza reattiva al punto di scambio , in funzione della tensione misurata dall’RGDM

nel medesimo punto.

3. Controllo Centralizzato di Tensione (livello linea MT) . In caso di tensione fuori limite (inefficacia delle

altre strategie), i nodi problematici inviano una richiesta di “SOS” al DMS, il quale pone in regolazione gli

impianti in prossimità elettrica .

Sistema modulare, flessibile e scalabile

,P Q ,P Q ,P Q

Il set-point ottimale di tensione è calcolato a livello centrale dal DMS, ed attuato in campo dal DMS.

Controllo Ottimizzato Tensione Sbarra MTCome funziona?

DV7500

0optV

0optV

Lato Centro Lato Campo




8

t t t

Smart MeterRGDM

+

1. Curve di carico storiche

3. Misure real-time di CS

2. Previsioni meteo – MAGO

TPT2020

Load/Generation data

STM + DMS

Infrastruttura completamente digitale, basata sullo standard IEC61850.

1. Misure real-time di CP

Finestra STM per l’abilitazione del Controllo Tensione Sbarra MT (programma di regolazione“P3”) e vista topologica della CP Carpinone

Controllo Ottimizzato Tensione Sbarra MTAttivazione funzione su STM – Progetto Isernia




9

Attivazione funzione interamente da remoto

Controllo Ottimizzato Tensione Sbarra MTProtocollo di servizio – registrazione eventi

Sistemaosservabile in tempo reale.

Time-stamp




10

Misura ditensione

Set-point ditensione

Conferma

CabinaPrimaria

Sbarra

Unità di Elaborazione

Controllo Ottimizzato Tensione Sbarra MTDispositivi di Cabina Primaria

Dispositivo DV7500

Unità connettori

Protezione integrata di trasformatore. Telaio unificato per

coppia di trasformatori.

DV7500:

Regolatore+protezione AT+protezione MT

TPT2020 RTU




11

Elaborazione IEC61850

3 pannelli in 1

Alimentatore Cabina Primaria Digirale (eliminazione connessioni filate), semplificazione impiantistica significativa

Moduli remoti

Ogni impianto controllabile MT (ICM) regola in modo autonomo la potenza reattiva al punto di scambio , infunzione della tensione misurata dall’RGDM nel medesimo punto. L’Interfaccia di Regolazione dell’Energia(IRE) attua i comandi verso i componenti di impianto regolabili.

Controllo Locale di Tensione Volt/VArCome funziona?

RGDM IREImpianto Controllabile MT (ICM)

Lato CS Enel Lato Cliente




12

Misura di tensione al punto di scambio

Regolazione Q/cosfiIRE – controllore di

impianto

RGDM IRE

IEC61850 • ModBus• Filato

• …

In caso di tensione fuori limite (inefficacia delle altre strategie), i nodi problematici inviano una richiesta di “SOS”al DMS, il quale pone in regolazione gli impianti in prossimità elettrica .

Controllo Centralizzato di TensioneCome funziona?

STM + DMS

Verso altri ICMNodi j-esimi

Nodi i-esimi

Il sistema minimizza le richieste di regolazione.

La regolazione è automatica, ma regolazioni manuali in telecomando

sono comunque possibili.




13

Allarmi di tensione (SOS) Regolazione Q

RGDMIRE Impianto Controllabile MT (ICM)

• ModBus• Filato

• …

Lato Centro

Lato Campo

IRE – controllore di impianto

Possibilità di limitare P in telecomando , dal Centro Operativo.

Controllo Centralizzato di TensioneAltre funzioni – Regolazione della Potenza Attiva

STM

Verso altri ICM

Lato Centro

Lato CampoEsercizio in

emergenza/dispacciamento dellagenerazione; è possibile limitare la

generazione per evitare la completadisconnessione .




14

Regolazione P

IRE Impianto Controllabile MT (ICM)

• ModBus• Filato

• …IRE – controllore diimpianto

Infrastruttura per il Controllo della TensionePiattaforme Real-Time di Test – Smart Grid Lab Milano

Apparati di Campo




15

BV

MVB

TrI

ab

c

d

e

CN

CNV

“Grid in a building”

Infrastruttura di test “Hardware-in-the-loop fully real-time”

SCADA e DMS

Rete simulata, prelevata dai DB aziendali

Controllo Tensione Sbarra MTProgetto Isernia

Progetto Isernia:

Schema di rete semplificato per il

controllo della tensione




16

Infrastruttura per il Controllo della TensioneRisultati di campo – Progetto Isernia – Tensione di Sbarra MT




17

Infrastruttura per il Controllo della TensioneRisultati di campo – Progetto Isernia – Hosting Capacity




18

Infrastruttura per il Controllo della TensioneSviluppo su larga scala – osservazioni

Funzionalità Necessità di investimento

Necessità di evoluzioni regolatorie per coinvolgimento produttori

Impianti da equipaggiare Note

Controllo Ottimizzato Tensione di Sbarra

Si No • Cabina Primaria • SCADA+DMS già operativi in tutti i COE, secondo lo stato dell’arte e l’unificazione




19

Tensione di Sbarra MT

l’unificazione

Controllo Locale di Tensione Volt/VAr

Si Si • Cabina Secondaria• Lato Cliente

• Necessità di comunicazione Distributore-Cliente

• Installazione IRE lato Cliente

Controllo Centralizzato di Tensione

Si Si • Cabina Secondaria• Lato Cliente• Infrastruttura di

telecomunicazione

• Necessaità comunicazione always-on• Necessità di comunicazione

Distributore-Cliente• Installazione IRE lato Cliente

Infrastruttura per il Controllo della TensioneConclusioni

• L’Infrastruttura per il Controllo della Tensione è basata su algoritmi modulari ed unificati , facile quindi da

sviluppare su larga scala . Il sistema è orientato all’Esercizio.

• La comunicazione tra apparati è basata su standard di comunicazione, come l’IEC61850

• Le funzionalità sono altamente standardizzate su requisiti specificati dall’azienda, grazie al know-how interno;




20

esse sono testate tramite le piattaforme Real-Time dell’Enel Smart Grid Lab.

• I dispositivi di campo semplificano notevolmente le architetture di cabina, grazie ad alti livelli di integrazione

• Pilastri dell’infrastruttura sono: SCADA STM, DMS e dati dagli Smart Meters (contatori elettronici), presenti in

Enel Distribuzione come stato dell’arte.

• L’Esercizio reale in campo sta confermando i risultati attesi , osservati nel Progetto Isernia .

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