Comprehensive modeling of Tanzania's electric power system

Power systems in developing countries are usually characterized by poor infrastructural conditions and lack of information about the operating conditions of the grid. The approached here proposed has the aim to implement some mathematical model to overcome these issues. The purpose of the thesis work is to collect and elaborate useful data for a better understating of the electric power system in Tanzania. The author spent a period in the country collaborating with the local TSO and with the university of Dar es Salaam in order to collect useful data. The proposed approach has the aim of studying the overall power system, both transmission and distribution networks, considering a scenario where data are often inaccurate or missing. For the transmission grid a power flow analysis is performed to determine the operating condition of the grid. Results are critically discussed and parameter estimation procedure and sensitivity analysis approach are applied to further investigate the parameters of the grid that could hide errors or inaccuracies. The study has continued on the share of the distribution grid in order to better investigate the condition regarding the integration with micro-grids. The calculation of the hosting capacity explores the possibility of this scenario in order to have an overall comprehension of the medium-voltage grid. Finally, a global consideration about future scenario of the Tanzanian power system makes it possible to understand if the visions of the country from an energetic point of view can meet with present condition of the system.

I sistemi energetici nei paesi in via di sviluppo sono solitamente soggetti a scarsa qualità infrastrutturale e mancanza di informazioni sulle condizioni operative della rete. Le tecnologie rinnovabili e la micro-reti stanno diventando una soluzione sempre più diffusa e l'integrazione con l'infrastruttura attuale sta diventando un punto focale per aumentare l'accesso all'elettricità. Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di raccogliere ed elaborare dati utili per una migliore comprensione del sistema elettrico della Tanzania. L'autore ha trascorso alcuni mesi collaborando con il TSO locale e con l'università di Dar es Salaam per raccogliere un set di dati iniziale. L'approccio proposto ha lo scopo di studiare il sistema energetico generale considerando uno scenario in cui i dati sono spesso imprecisi o mancanti. Per la rete di trasmissione è stata condotta un'analisi per determinare le condizioni operative della rete. Sono state eseguite analisi di stima e sensibilità per indagare ulteriormente i parametri della rete elettrica che potrebbero essere soggetti a imprecisioni. Lo studio è continuato sulla rete di distribuzione per esplorare le condizioni relative all'integrazione con le micro-reti. E’ stato eseguito uno studio sulla massima potenza ammessa dalla rete di media tensione di Dar es Salaam e, a tale scopo, è stato implementato un nuovo metodo, chiamato “Bricks Approach” per venir meno alla problematica dei dati spesso mancanti o imprecisi della rete di distribuzione. Infine, considerazioni a livello globale degli scenari futuri dello sviluppo economico tanzaniano hanno permesso di capire se tali previsioni hanno una coerenza con lo stato attuale del sistema energetico nazionale.