La Sicurezza delle Infrastrutture: dalle Grandi Reti alle Microgrids
CESI RICERCA
Dario LucarellaDario Lucarella
AIIC – Associazione Italiana esperti in Infrastrutture CriticheGSE- Gestore dei Servizi Elettrici
“Generazione diffusa da fonti rinnovabili: una risorsa infrastrutturale per il pease”
Roma 23 Giugno 2008
CESI RICERCA Dario Lucarella
La Politica Energetica Europea
“Future electricity markets and networks must provide all consumers with a highly reliable flexible, accessible and cost-effective power supply, fully exploiting the use of both large centralized generators and smaller distributed power sources across Europe”
EU Strategic Research Agenda
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La Infrastruttura T&D
Transactions
Old Grid
Distr. Gener. Connection
Fonte: EPRI
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60
80
100
120
140
160
180
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2006
Variazione indice utilizzo della Rete
Indice di utilizzazione rete 230-400kV nel periodo 1975-2006 Incremento km rete AT*
IncrementoFabbisogno
Germany
Switzerland
Benelux
France
Italy
Iberian Pen.
Average UCTE
2,9%2,9% 1,2%1,2%
3,23,2 2,12,1
3,53,5 2,72,7
2,12,1 1,71,7
2,12,1 2,12,1
3,23,2 3,53,5
2,82,8 2,42,4
•Km linee 380KV + (Km linee 220kV/√3) Source: UCTE
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Il contesto attuale
• Crescita degli scambi su lunghe distanze
• Utilizzo al limite di capacità delle linee
• Impredicibilità e volatilità dei flussi di potenza
• Integrazione della generazione distribuita da fonte rinnovabile intermittente
• Decentramento dei processi decisionali
• Ruolo attivo della domanda
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Controllo del Sistema Elettrico
Off-LineSecurity Limits
System ModelsLoad Forecast
Contingency ListsSecurity Criteria
State EstimatorBuild Model for
Current System State
Look-up tables ofSecurity Limits
Generation
Transmission and Distribution
Customers
OPERATIONSPLANNING
Transaction Requests
CONTROLDECISIONS
SYSTEMCONTROLCENTER
MONITOREDQUANTITIES
CONTROLACTIONS
UtilitiesEnergy ProvidersPower Marketers
Human Controls
Human Controls
HumanControls
AutomaticLocal
Controls
AutomaticLocal
Controls
AutomaticLocal
Controls
Human Controls
Other ControlCenters
InterconnectedPower Systems
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Monitoraggio e Controllo Distribuito
SatelliteGPSCentro
Controllo
Contr.Distr.
Misure
Misure
Misure
Protez.Protez.
Rete di Trasmissione
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Generazione Distribuita
•Large number of small-scale generators connected to local distribution networks (MV/LV)•Controllable loads and storage systems• Virtual Power Plant: aggregated control of distributed generators
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Reti di Distribuzione Attive
•Flussi bidirezionali di energia•Rete attiva•Nuovi modelli di gestione
•Flussi unidirezionali di energia•Rete passiva•Gestione centralizzata
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Gestione e Controllo delle Microgrid
DSO
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Gestione della Domanda
Independent SystemOperator (ISO)
Market Operation
Demand Responsive System
MONITOR CONTROL
Building AutomationSystem
AMRHA
IntelligentElectricity Meter
MT
BT
PLC
AMR
Public TelecomunicationNetwork
(GSM, GPRS, UMTS)
•Scalda acqua elettrico•Pompa di calore
Fuel Heat
E.EMicro-cogeneratore
TUTORFuel Heat
E.EMicro-cogeneratore
Gestore
PV
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Progetti su Sicurezza e Controllo• RdS 2006-2008 AdP con MSE: Area “Governo del Sistema” e
Area “Trasmissione e Distribuzione”
• SECURE: Security of Energy considering Uncertainty, Riskand Economic Implications
• REALISEGRID: REseArch methodoLogIes and technologieSfor the effective development of pan-European GRID
• HARRISON: Galileo Time and Synchronization Applications
• MORE MICROGRIDS: Advanced Architectures and Control Concepts for Microgrids
• DER-LAB: Network of DER LABoratories
• DERRI: Distributed Energy Resources Research Infrastructure
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Smart GridFonte IEE- Power & Energy
Fonte: EU Technology Platform
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Il Controllo dell’Infrastruttura• Sviluppo di una rete intelligente (elettronica,
informatica, telecomunicazione)
• Le infrastrutture ICT generano una nuova classe di malfunzionamenti con effetti a cascata
• Le infrastrutture ICT sono soggette ad attacchi intenzionali che li rendono vulnerabili
• Le infrastrutture sono fisicamente vulnerabili per eventi estremi o per attacchi terroristici
• Occorre sviluppare architetture, sistemi e piani di difesa “integrati” per la protezione del SE
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Sistema di Difesa Integrato
Fonte: SIEMENS
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Progetti sulle Infrastrutture Critiche• RdS 2006-2008 AdP con MSE: Area “Governo del Sistema”
• OSN: Osservatorio sulla Sicurezza Nazionale
• GRID: Coordination Action on ICT vulnerabilities of power systems and relevant defense methodologies
• CRUTIAL: Critical UTility InfrastructurAL resilience
• DAMSE: European Methodology for Dams SecurityAssessment
• MIA: Methodology for Interdependence Assessmentbetween ICT and electricity infrastructures
• ASTROM: ASsessment of resilience to ThReaths of cOntrol and data Management systems of electrical network
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Agenda di Ricerca 4M
• Modeling: metodi e strumenti per la simulazione dinamica del comportamento di sistemi complessi
• Monitoring: tecnologie avanzate di monitoraggio per la rilevazione di eventi anomali e disservizi
• Mesurement: metodologie di misura e visualizzazione dello stato delle infrastrutture
• Management: sistemi di supporto alle decisioni e controllo adattivo per mantenere il sistema in condizioni operative
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Sistema di Controllo Globale
Fonte: ABB
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Energy System in the 21st century
Fonte: SIEMENS