Optimal unit commitment model for a photovoltaic-battery-electric vehicles microgrid

The recent penetration of the so-called Distributed Generation (DG) in the electricity network has brought deep transformations in the structure, costs and management of the traditional grid. Considerable Microgrids arose in contrast with the traditional electric network, where the production and consumption of energy used to be separate. In this new scenario, on the other hand, there is no more a net distinction between the power plant and the final consumer, but consumption production coincide in the same entity. The Unit Commitment (UC) modelling collocates in this contest, as a very useful tool for the managements of the costs of a microgrid. Programming a UC problem consists of formulating an objective function with the aim of costs minimization, or profits maximization, of a set of technologies that operate together, subject to technical and operational constraints in the form of equations. This master thesis collocates in the above mentioned context, providing an important medium for the distributed generation plants. Moreover it places also in an Electric Mobility (EM) view, taking into account the increasing need for Electric Vehicles (EV) charging facilities. In this sense, an EVs parking lot is presented as a way to make profits for the microgrid, furnishing at the same time a public service. After a wide analysis of previous existing models and a clear description of the context, the mathematical model is presented. Then the results in different technologies configurations are explained and commented.

La recente diffusione del modello di Generazione Distribuita (GD) nella rete elettrica ha portato a profonde trasformazioni nella struttura, nei costi e nella gestione della stessa. Hanno iniziato ad emergere numerose Microreti, in constrasto con il concetto di rete tradizionale: non esiste più una distinzione netta tra impianto di potenza e cliente finale, ma la produzione e il consumo di energia elettrica coincidono nella stessa entità. La modellazione di problemi di Unit Commitment (UC) si colloca in questo panorama, come uno strumento molto utile alla gestione dei costi di una microrete. Programmare un problema di questo tipo consiste nella formulazione di un modello matematico in cui è definita una funzione obiettivo, con lo scopo di minimizazione dei costi, o massimizzazione dei profitti, di un insieme di tecnologie che operano insieme, soggette poi ad equazioni di limiti tecnici e operativi. Questa tesi magistrale si colloca nel contesto sovra descritto, fornendo un importante strumento per gli impianti di generazione distribuita. Il lavoro, inoltre, si situa in un quadro di Mobilità Elettrica (ME), prendendo in esame la crescente necessità di infrastrutture di ricarica per i Veicoli Elettrici (VE). In questo senso, è stata studiata l’introduzione di un parcheggio per veicoli elettrici come un’opportunità per la microrete di generare profitto, fornendo allo stesso tempo un servizio pubblico. In seguito a un’approfondita analisi dei modelli preesistenti e a una chiara descrizione del contesto in cui lo studio si trova, è descritto il modello matematico. Successivamente, sono analizzati e commentati i risultati del modello in diverse configurazioni delle tecnologie utilizzate.