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
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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
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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
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
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
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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
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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
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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?
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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
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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
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Attivazione funzione interamente da remoto
Controllo Ottimizzato Tensione Sbarra MTProtocollo di servizio – registrazione eventi
Sistemaosservabile in tempo reale.
Time-stamp
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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
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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
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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.
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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 .
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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
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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
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Infrastruttura per il Controllo della TensioneRisultati di campo – Progetto Isernia – Tensione di Sbarra MT
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Infrastruttura per il Controllo della TensioneRisultati di campo – Progetto Isernia – Hosting Capacity
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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
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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;
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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 .