Vehicle to grid application in a distributed generation medium voltage distribution network

The global energy challenges, recognized in 2016 climate agreement of Paris, impose important changes in electric energy production and transportation sectors, especially for developed countries. Today, European road good transport sector and private mobility sector are crowded by different engine technologies which are evolving as real alternatives to internal combustion engine vehicles: in greenhouse gases emission abatement optic, in future years, an increase of electric vehicle penetration is expected. Current situation, forecasts and European policies concerning the electric vehicle diffusion are analysed in this work. Moreover, the effect of an electric vehicle fleet charge is simulated on a medium voltage grid, to analyse which are the effects of road transport sector electrification. The professional electric system simulation software exploited is Powerfactory of DigSILENT softwarehouse. The energetic challenges imposed by current European directive and Italian energetic plan for 2030 describe an increase of not controllable renewable energy source penetration in electric grid. Therefore, after the introduction and the forecast of current European an Italian situation, with the description of the Italian electricity market, it is simulated the photovoltaic power production increase in the reference medium voltage grid, underlining the drops of electric load during working day in each scenario proposed. Moreover, it is proposed a solution able to combine the important electric energy accumulators of electric vehicles and the photovoltaic penetration. The simulated solution is the vehicle to grid application for peak shaving: it is indeed shown that charging and discharging the electric vehicle during respectively off peak and on peak load periods can limit the load difference during the working day of a distributed generation medium voltage network. In conclusion, the proposed vehicle to grid applications show that profit criteria based on Day Ahead Market price is not enough: optimization of vehicle to grid peak shaving solution can be achieved through electric grid operator interest.

Le sfide energetiche globali, riconosciute negli accordi sul clima di Parigi nel 2016, impongono cambiamenti importanti nei settori di produzione di energia elettrica e dei trasporti. Ad oggi, il trasporto su gomma e la mobilità privata europea sono affollati da numerose tecnologie motoristiche che stanno evolvendo come reali alternative ai motori a combustione interna; nell’ottica dell’abbattimento dell’emissioni di gas serra, nei prossimi anni è previsto un aumento della penetrazione del veicolo elettrico. In questo lavoro vengono analizzate la situazione odierna, le previsioni e le politiche europee riguardo la diffusione del veicolo elettrico. Successivamente, si è proseguito a simulare la ricarica di una flotta di veicoli elettrici su una rete a media tensione. Il software professionale si simulazione di sistemi elettrici utilizzato è Powerfactory di DigSILENT. Le sfide energetiche imposte dalle odierne direttive europee e il piano energetico italiano per il 2030 descrivono un aumento della penetrazione di fonti non controllabili di energia rinnovabile. Per tanto, dopo l’introduzione e le previsioni della corrente situazione europea ed italiana, dopo la descrizione del mercato elettrico italiano, si è simulato l’aumento della produzione di potenza del fotovoltaico nella rete a media tensione di riferimento, sottolineando i balzi di carico elettrico durante i giorni lavorativi in ogni scenario proposto. Inoltre, viene proposta una soluzione capace di combinare la rilevante energia elettrica degli accumulatori nei veicoli elettrici e la penetrazione fotovoltaica. La soluzione simulata riguarda l’applicazione del “vehicle to grid” per il livellamento dei picchi: infatti viene evidenziato come caricando e scaricando i veicoli rispettivamente durante i periodi di minimo carico e di picco si possa limitare la differenza di domanda elettrica tra i periodi, durante un giorno lavorativo nella rete elettrica con la generazione distribuita proposta. In conclusione, le applicazioni di “vehicle to grid” presentate, mostrano come un criterio di profitto basato sul prezzo del Mercato del Giorno Prima non è sufficiente per il livellamento del carico: l’ottimizzazione della soluzione di “vehicle to grid” può essere raggiunta attraverso l’interesse degli operatori di rete.