Participation of RES and ESS to the Italian ancillary services market : a collaborative approach based on domestic users aggregation

The high growth rates of non-programmable and distributed Renewable Energy Resources (RES) in the World, has increased consistently the need for flexibility, creating the urgent need for a radical restructuring of electricity networks. In an effort to improve grid stability and secure grid operation, as well as reduce dispatching costs, regulators are opening up Ancillary Services Market (ASM) to RES participation, if aggregated into Virtual Power Plant (VPP). In Italy this process started in 2017, when ARERA approved the creation of pilot projects carried out by TERNA called Unità Virtuali Abilitate (UVA). This work proposes a model that simulates the operation of a Unità Virtuale Abilitata Mista (UVAM) composed of domestic users equipped with storage systems (ESS), simulated stochastically on the basis of ISTAT data (about the possession of appliances) and on the basis of probabilistic curves of usage appropriately derived from consumption data measured in the European project Eureco (Micene in the Italian version). The aim is to evaluate the performance, in both energy and economic terms, deriving from the participation of UVAM in the ASM. In particular, the Secondary Reserve (SR) service is being investigated as ancillary service of potential interest, even if it is not currently enabled by UVAM regulation. Therefore, at the base of the model there are stochastic methods to create the user base and heuristic methods to regulate the aggregator decision-making process in the various sessions of the different markets. The results obtained underline the increase in profitability, for users equipped with home ESS, in the case of participation in SR and that this service is not in conflict with the logic of self-consumption, which is always considered a priority in this study.

Gli elevati ritmi di crescita delle Fonti di Energia Rinnovabile (FER) nel panorama mondiale, non programmabili e distribuite, hanno incrementato la necessità di flessibilità della rete, creando l'impellente necessità di una radicale ristrutturazione delle reti elettriche. Nel tentativo di migliorare la stabilità e il funzionamento sicuro della rete, nonché ridurre i costi legati ai servizi di dispacciamento, gli organismi di regolamentazione stanno aprendo la partecipazione al Mercato dei Servizi di Dispacciamento (MSD) anche alle FER se aggregate in Virtual Power Plant (VPP). Anche in Italia questo processo è in atto, ARERA ha approvato infatti la creazione dei progetti pilota, poi realizzati da TERNA, denominati Unità Virtuali Abilitate (UVA). Questo studio propone un modello che simula il funzionamento di una Unità Virtuale Abilitata Mista (UVAM) composta di utenti domestici, dotati di sistemi di accumulo domestico (ESS), simulati stocasticamente sulla base dei dati ISTAT di possesso degli elettrodomestici e sulla base di curve probabilistiche di utilizzazione opportunamente derivate dai dati di consumo misurati nel progetto europeo Eureco (Micene nella declinazione italiana). Il fine è quello di valutare le prestazioni, in termini sia energetici che economici, derivanti dalla partecipazione della UVAM suddetta al Mercato Servizi di Dispacciamento (MSD). Si indaga il servizio di Riserva Secondaria (SR) come servizio di potenziale interesse, sebbene, ad oggi, le UVAM non siano abilitate a fornire tale servizio. Alla base del modello vi sono perciò metodi stocastici per la creazione della base utenti ed euristici per le scelte operate dell'aggregatore nelle varie sessioni dei diversi mercati. I risultati ottenuti sottolineano l'incremento della profittabilità, per utenti dotati di ESS oltre che di PV, nel caso di partecipazione a SR e che tale servizio non è in conflitto con la logica di autoconsumo, la quale è considerata in questo studio sempre prioritaria.