Loads and personal mobility forecasting model for impact assessment of EV charging on low voltage distribution

This study aims to develop stochastic bottom-up models of energy consumption for individual buildings with residential and commercial functions. These highly resolved models are able to capture the entire energy footprint of the building, to include appliances, space conditioning, lighting and any other electric energy consumption. Using individuals' activities as inputs, it is possible to model electricity consumption and transportation needs as an integrated continuum. A certain number of buildings are stochastically generated and connected to a realistic low voltage distribution network: the IEEE low voltage European test feeder, developed only recently by IEEE to represent an average case of low voltage distribution in the European fashion. Once this environment is built, it is adopted for the main purpose of the thesis: the simulation of a scenario in which the private vehicles fleet is entirely replaced with electric vehicles, no public charging infrastructure (fast or slow chargers) is deployed by the distributor, thus the individuals are bound to charge their vehicles in the modeled residential and commercial private buildings, through domestic sockets same as the ones already used for other appliances. Two are the aspects analyzed in the simulation of the described scenario, which are the main interest of the entire work: the impact on the distribution network of the new vehicles charging and the impact on private mobility of the use of said vehicles with those restrictive charging conditions. These are analyzed in different weather conditions and with two different implemented charging strategies. The entire situation is set in a suburban neighborhood of Milan, as it could be the neighborhood of Lambrate.

Questo lavoro si prefigge di modellizzare con approccio bottom-up il consumo energetico di singoli edifici residenziali e commerciali. Questi modelli producono informazioni estremamente dettagliate riguardo al consumo dei singoli strumenti utilizzati da residenti e lavoratori nei suddetti edifici, oltre al consumo di aria condizionata, illuminazione ed ogni altra voce di consumo elettrico. Usando le attività delle persone come input per i modelli, è possibile realizzare un sistema nel quale esigenze di spostamento e consumi energetici sono connessi in modo coerente e integrato. Numerosi di questi edifici sono generati e connessi ad una rete realistica di distribuzione BT, recentemente sviluppata da IEEE per rappresentare un caso medio di rete di distribuzione BT secondo lo stile Europeo: la IEEE low voltage European test feeder. Una volta costruita l'ambientazione, essa viene impiegata per lo scopo principale del presente lavoro: la simulazione di un eventuale scenario nel quale tutti i mezzi di trasporto privati vengono sostituiti da veicoli elettrici, nessun tipo di ricarica pubblica (le colonnine) viene implementata dal distributore e dunque le persone sono costrette a ricaricare i suddetti veicoli in ambiente privato, che può essere casa per i residenti e il luogo di lavoro per i lavoratori negli edifici commerciali modellizzati, con ricarica lenta (slow charging) attraverso le prese elettriche domestiche, le stesse usate per gli elettrodomestici. Nello scenario precedentemente descritto, due sono gli aspetti di interesse da analizzare: l'impatto sulla rete di distribuzione BT della ricarica dei veicoli implementata in questo particolare modo e l'impatto sulla mobilità delle persone dell'uso di veicoli elettrici ricaricati con questo tipo di ricarica. Questo scenario è analizzato in diverse stagioni e con due diverse strategie di coordinamento della ricarica. L'intera simulazione è ambientata in un quartiere di periferia Milanese, come per esempio Lambrate