ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
20-dic-2022
2021/2022
La popolazione mondiale dipende fortemente dai combustibili fossili, in particolare per i trasporti e la produzione di energia. Questa dipendenza porta all'aumento del prezzo del petrolio a causa dell'esaurimento dei combustibili fossili. La combustione di combustibili fossili aumenta anche le emissioni di gas serra che sono in gran parte responsabili del riscaldamento globale. Pertanto, l'elettrificazione di un sistema di trasporto è una delle alternative più promettenti per mitigare la dipendenza della vita urbana dai combustibili fossili e ridurre al minimo le emissioni di anidride carbonica legate ai trasporti insieme ad altri inquinanti. Si prevede che i veicoli elettrici (EV) domineranno il mercato dei veicoli IC (Internal Combustion) nei prossimi anni. Questi veicoli elettrici caricano le batterie dalla rete elettrica e possono causare gravi effetti, soprattutto nella rete a bassa tensione.
L'obiettivo di questa tesi è quello di indagare l'impatto dei carichi di ricarica dei veicoli elettrici sulla rete di distribuzione, ovvero variazione di tensione, perdite di linea e carico del trasformatore su ciascuna sottorete della rete di distribuzione. Inoltre, l'integrazione della DG si basa sul fatto che la DG in genere ha l'effetto opposto di quello che dovrebbe essere un aumento della presenza di veicoli elettrici, che potrebbe bilanciarsi a vicenda. L'analisi è stata effettuata sulla rete di distribuzione europea in BT prevista nel sistema di benchmark per l'integrazione in rete delle risorse energetiche rinnovabili e distribuite. Lo studio è condotto su quattro casi e indaga ogni sottorete della rete BT separatamente con un andamento annuale. Nel caso 1 non sono presenti né EV né DG e considerati come caso base, mentre nel caso 2 solo EV, nel caso 3 solo DG e nel caso 4 sia i DG che gli EV sono connessi alle sottoreti della rete di distribuzione BT. Per valutare l'impatto sull'analisi della rete di distribuzione sul carico massimo del trasformatore e sulle perdite di linea, vengono utilizzati il carico minimo del trasformatore e le perdite di linea, il carico medio del trasformatore e le perdite di linea, la tensione massima all'inizio dell'alimentatore e la tensione minima al nodo più lontano. È stato osservato che, a parte la sottorete industriale, dove le perdite di linea sono aumentate e il carico del trasformatore ha superato la potenza nominale, tutte le tensioni in tutte le sottoreti rientrano nel limite accettabile e le perdite di linea e il carico del trasformatore sono normalmente utilizzati nelle sottoreti. La rete elettrica era integrata in openDSS e lo stesso software è stato utilizzato per eseguire i calcoli del flusso di energia. Per alcuni calcoli e per la visualizzazione dei risultati è stato utilizzato MATLAB.
The world population depends highly on fossil fuels, particularly for transportation and power generation. This dependency leads to oil price increases because of the depletion of fossil fuels. Burning of fossil fuels also increases greenhouse gas emissions which are greatly responsible for global warming. Thus, the electrification of a transportation system is one of the most promising alternatives to mitigate the dependency of urban life on fossil fuels and minimize transportation-related carbon dioxide emissions along with other pollutants. It is expected that electric vehicles (EVs) will dominate the IC (Internal Combustion) vehicles market in the coming years. These EVs charge their batteries from the power grid and may cause severe effects, especially in the low-voltage grid.
This thesis objective is to investigate the impact of the EV charging loads on the distribution network i.e., voltage variation, line losses and transformer loading on each subnetwork of the distribution network. Furthermore, integrating DG relies on the fact that DG typically has the opposite effect from what is expected to be an increase in EV presence, which may balance out each other. The analysis was performed on the European LV distribution network provided in the benchmark system for network integration of renewable and distributed energy resources. The study is conducted on four cases and investigates each subnetwork of the LV grid separately with a yearly behavior. In case 1, there are neither EVs nor DGs and considered as the base case, while in case 2 only EVs, in case 3 only DGs and in case 4 both the DGs and EVs are connected to the LV distribution grid subnetworks. In order to evaluate the impact on the distribution network analysis on maximum transformer loading and line losses, minimum transformer loading and line losses, average transformer loading and line losses, maximum voltage at beginning of the feeder and minimum voltage at the farthest node are used. It was observed that, apart from the industrial subnetwork, where line losses are increased and transformer loading has exceeded nominal power, all voltages in all subnetworks are within the acceptable limit, and line losses and transformer loading are normally operated in the subnetworks. The power grid was built-in openDSS and the same software has been used to perform the power flow calculations. For certain calculations and for displaying the results, MATLAB was utilized.