The new Italian ancillary services market : the role of distributed generation, demand response and storage systems

The massive spread of Renewable Energy Sources (RES) and in general of Distributed Generation (DG) has profoundly changed electrical power systems across the entire globe, bringing out the need to find technical and economical solutions able to guarantee a smooth integration of these resources in the existing networks. With regards to the Ancillary Services Market, the Italian regulator has shown the will to involve Distributed Generation and consumption units in this business. This thesis aims to evaluate the economic impact of these new players in the Italian Ancillary Services Market through a scenario analysis based on an optimization algorithm implemented in GAMS. The goal is reached through the definition of a mathematical model able to simulate the Italian Day-Ahead Market (MGP), the Intraday Market (MI) and the Ancillary Services Market (MSD), starting from the data published by the Italian Power Exchange. Furthermore, another optimization algorithm is implemented in order to simulate the behavior of an aggregator, managing distributed energy resources and consumption units on the MSD. The integration of all these models allows to perform a complete scenario analysis on the economic effect which those new actors may have on the Ancillary Services Market. Finally, the possible contribution of utility-owned storage systems is assessed. As well as aggregated units, batteries can be exploited by the TSO towards a cost minimization.

L'enorme diffusione delle Fonti di Energia Rinnovabile (FER), e più in generale della Generazione Distribuita (GD), ha profondamente modificato i sistemi elettrici di potenza in tutto il mondo, evidenziando la necessità di trovare soluzioni tecniche ed economiche atte a garantire un'efficace integrazione di queste risorse all'interno delle reti esistenti. In questi termini, l'Autorità italiana per l'Energia Elettrica, il Gas e il Sistema Idrico (AEEGSI), in capo alla regolazione del mercato elettrico italiano, ha mostrato la volontà di abilitare GD e unità di consumo (UC) alla partecipazione nel Mercato per i Servizi di Dispacciamento (MSD). Questa tesi si pone come obiettivo quello di valutare l'impatto economico che i nuovi soggetti potrebbero avere all'interno di MSD attraverso un'analisi di scenario basata su un algoritmo di ottimizzazione implementato in GAMS. Lo scopo del lavoro è raggiunto grazie alla definizione di un modello matematico capace di simulare il Mercato del Giorno Prima (MGP), il Mercato Infragiornaliero (MI) e il Mercato per i Servizi di Dispacciamento, partendo dai dati pubblicati dal Gestore dei Mercati Energetici (GME). Inoltre, un ulteriore algoritmo è implementato al fine di simulare il comportamento dell'aggregatore, figura rappresentativa delle unità di produzione e consumo all'interno di MSD. L'integrazione di questi modelli rende possibile lo svolgimento di un'analisi di scenario, votata a valutare l'impatto economico di questi soggetti sul Mercato dei Servizi di Dispacciamento. Infine, viene analizzato il contributo economico potenzialmente apportato dai sistemi di accumulo di energia controllati dal gestore della rete di trasmissione. Il loro coinvolgimento, analogamente a quello delle unità aggregate, può risultare utile per ottenere una riduzione dei costi del Mercato per i Servizi di Dispacciamento.