Multi-service participation to the ancillary services market : an approach based on aggregated residential users equipped with PV and energy storage systems

The high penetration of renewable energy sources and distributed generation, underpinned by environmental policies, led to a significant increase in the need for flexibility of power systems, in order to manage the intermittent nature of these new resources. European and national policies are developing reforms which will significantly change the power sector, through the opening of the Electricity Market to consumers and small active users, which will be able to manage energy demand/injection directly or through the aggregators. In Italy, a reform of the Ancillary Services Market is underway and with the Resolution 300/2017/R/eel a new phase has begun, in which the UVA (Unità Virtuali Abilitate) pilot projects have been established. This study assesses the benefits for an aggregate of 100 residential users which combine PV and energy storage systems for the provision of flexibility services to the Ancillary Services Market. The aggregate can be classified as an UVAM (Unità Virtuale Abilitata Mista), modelled through stochastic methods. The input aggregate production and consumption profiles are fed into the model and particularly interesting is the way in which the user demand is built, based on real data and probabilistic curves which allow to obtain a realistic household load. Market multi-service provision is evaluated to assess the technical and economic performance of the aggregate. Three different case studies are considered: the provision of only one service, Secondary reserve or Tertiary reserve, and the provision of both two services. Historical market data has been used to assess the entity of the offers made by the UVAM in the market and their acceptance, as well as forecast methods to evaluate the quantities of energy which can be offered in each market session. The obtained results show that the participation in the ASM allows the increasing of the revenues for both the users and the aggregator responsible for the UVAM. Moreover, the provision of flexibility services is not in contrast with the self-consumption at the base of the user logic, which is only slightly decreased when the Tertiary reserve service provision is performed, while it is maintained quite constant in the Secondary reserve service provision case, if compared with the case in which no service on the Ancillary Services Market is provided.

L'elevata penetrazione delle fonti rinnovabili e della generazione distribuita, sostenuta dalle politiche ambientali, ha portato ad un significativo aumento della necessità di flessibilità dei sistemi energetici, al fine di gestire la natura intermittente di queste nuove risorse. Le politiche europee e nazionali stanno sviluppando riforme che cambieranno significativamente il settore dell'energia elettrica, attraverso l'apertura del mercato dell'elettricità ai consumatori e alle piccole utenze, che saranno in grado di gestire la domanda e l'immissione di energia direttamente o attraverso gli aggregatori. In Italia è in corso una riforma del Mercato dei Servizi di Dispacciamento e con la delibera 300/2017/R/eel è iniziata una nuova fase in cui sono stati avviati i progetti pilota UVA (Unità Virtuali Abilitate). Questo studio valuta i benefici derivanti dalla fornitura di servizi di flessibilità sul Mercato dei Servizi di Dispacciamento per 100 utenze residenziali che combinano sistemi fotovoltaici e sistemi di accumulo di energia. L'aggregato può essere classificato come UVAM (Unità Virtuale Abilitata Mista) ed è stato modellato con metodi stocastici. I profili di produzione e consumo dell'aggregato sono dati in input al modello, particolarmente interessante è il modo in cui viene costruita la domanda degli utenti, sulla base di dati reali e curve probabilistiche che permettono di ottenere un carico realistico. La fornitura multiservizi di mercato viene studiata per valutare le prestazioni tecniche ed economiche dell'aggregato. Vengono presi in considerazione tre diversi casi di studio: la fornitura di un solo servizio, riserva Secondaria o riserva Terziaria, e la fornitura di entrambi i servizi. I dati storici di mercato sono stati utilizzati per valutare l'entità delle offerte fatte dall'UVAM sul mercato e la loro accettazione, mentre per valutare le quantità di energia che possono essere offerte in ogni sessione di mercato sono stati adottati dei metodi di previsione. I risultati ottenuti dimostrano che la partecipazione al Mercato dei Servizi di Dispacciamento permette di aumentare i ricavi sia per gli utenti che per l'aggregatore responsabile dell'UVAM. Inoltre, l'erogazione di servizi di flessibilità non è in contrasto con l'autoconsumo alla base della logica dell'utente, che, se confrontato con il caso in cui non viene fornito alcun servizio sul Mercato dei Servizi di Dispacciamento, si riduce leggermente quando si effettua la fornitura di servizi di riserva Terziaria, mentre si mantiene abbastanza costante nel caso della fornitura di servizi di riserva Secondaria.