Uses of energy storage systems for photovoltaic integration in distribution grids

Since the beginning of 21st Century, integration of Renewable Energy Sources in order to ensure the increasing demand of energy. Solar energy is one of the most feasible, and environmentally friendly source within renewable energy sources and could cover a significant amount of world electricity demand in following decades. Photovoltaic systems are being continuously developed by R&D activities. With integration of renewable energy sources, some challenges must be handled in Electrical Power System, especially on regulation and reserve markets side. “Do-nothing” approach will lead increased operation of the existing conventional plants and thus weaken the health of the current grid. In order to ensure grid flexibility, there are various options such as transmission expansion, demand side control, fast responding generation, expanding the balancing areas or investing in energy storage technology. In this thesis, the primary focus is on energy storage technologies, which is one of the most attractive ways to handle variability issues arose due to increase in Renewable Energy penetration. The objective of this thesis is to investigate needs of the grid for further RES integration and assess the role of Energy Storage Systems’ for further Renewable Energy Integration into the Electrical Power System.

Con l'avvento del 21° secolo, l'integrazione delle fonti energetiche rinnovabili è diventato un tema sempre più importante per garantire la crescente domanda di energia. Tra queste, l'energia solare è una delle fonti più promettenti ed ecocompatibili con l'ambiente, per la quale è previsto che possa coprire una notevole quantità di domanda energia elettrica mondiale nei decenni successivi. Per questo, gli impianti fotovoltaici sono continuamente oggetto di ricerca e sviluppo da parte dei produttori e della comunità scientifica internazionale.Tuttavia, l'integrazione delle fonti di energia rinnovabili richiede di affrontare alcune difficoltà nella gestione del sistema elettrico, specialmente per quanto riguarda gli aspetti regolatori e di mercato. Un approccio del tipo "non-fare-nulla" porta ad una diversa gestione degli impianti convenzionali esistenti e ad un indebolimento della qualità dell'energia elettrica fornita all'utenza. Per assicurare la necessaria flessibilità di rete, possono essere prese in considerazione diverse opzioni come l'ampliamento della rete di trasmissione, il controllo attivo della domanda, il controllo rapido della generazione, l'ampliamento delle zone di equilibratura oppure investire nelle tecnologie degli accumuli di energia.L'obiettivo primario del lavoro di tesi riguarda prevalentemente l'analisi dei sistemi di accumulo, che sono attualmente considerati uno dei modi più promettenti per gestire i problemi di variabilità della produzione di energia elettrica introdotti da un'elevata penetrazione delle fonti rinnovabili. L'oggetto della tesi è quello di analizzare le esigenze della rete elettrica al fine di incrementare l'integrazione di fonti rinnovabili attraverso un'attenta valutazione del ruolo dei sistemi di accumulo di energia.