Analysis of the operational flexibility of the Italian power system in 2030

In 2019, the European Commission published the “2030 Clean Energy for All Europeans” package, as part of the 2050 Energy roadmap. To comply with the European directives, Italy published the National Energy and Climate Plan setting a target of 55% for RES share in electricity generation by 2030. This high RES generation target raises concerns about the operational flexibility of the Italian power system. The flexibility of the Italian power system was measured using currently available flexibility frameworks and indexes (e.g.: AFPER, FAST2). Hence, the 2030 Base Scenario and 15 alternative scenarios were simulated using Promed Grid, a market tool developed by CESI and able to perform a coordinated hydro-thermal dispatching over a one-year horizon, considering the adoption of some flexibility sources such as storage systems and demand response. The results were then compared to characterize the performance of each flexibility source and its influence on the power system. BESS, PHS, and DR showed a level of complementarity while covering flexibility needs and controlling price spikes. Daily needs are covered mainly by BESS and weekly needs by PHS, mainly during the summer since both technologies were more used due to high solar power generation. Conversely, peak shedding DR was primarily activated in winter since prices are higher and storage systems lees used. In the case of V2G and DR, the role of aggregators is vital to have a representative capacity to be offered in the power markets. Finally, from a holistic perspective, the benefits of implanting all flexibility source are higher than the costs. Nevertheless, such benefits should be redistributed to incentivize the deployment of certain sources with low benefit-cost ratios. The results of this thesis can serve as a starting point to delve into the technical performance and economic implications of each flexibility source. In addition, it highlighted the advantages for Italy of boosting and supporting some schemes such as DR and V2G, as well as incentivizing the installation of storage systems.

Nel 2019, la Commissione europea ha pubblicato il pacchetto "2030 Energia pulita per tutti gli europei", nell'ambito della tabella di marcia per l'energia 2050. Per ottemperare alle direttive europee, l'Italia ha pubblicato il Piano Nazionale per l'Energia e il Clima che stabilisce un obiettivo del 55% per la quota FER nella produzione di elettricità entro il 2030. Questo obiettivo di alta generazione di FER, solleva preoccupazioni sulla flessibilità operativa del sistema elettrico italiano. La flessibilità del sistema elettrico italiano è stata misurata utilizzando i framework e gli indici di flessibilità attualmente disponibili (ad esempio: AFPER, FAST2). Quindi, lo scenario di riferimento per l’anno 2030 e 15 scenari alternativi sono stati simulati utilizzando Promed Grid un software sviluppato da CESI e capace di ottimizzare in modo coordinato il dispacciamento idro-termoelettrico su un orizzonte annuale, considerando l'adozione di alcune fonti di flessibilità come i sistemi di accumulo e il demand side response (DSR). I risultati sono stati quindi confrontati per comparare le prestazioni di ciascuna fonte di flessibilità e la loro influenza sul sistema elettrico. BESS, PHS e DSR hanno mostrato un certo livello di complementarità, coprendo al contempo le esigenze di flessibilità e controllando i picchi di prezzo. Le esigenze quotidiane sono coperte principalmente da BESS mentre le esigenze settimanali da PHS. L’utilizzo di entrambe le tecnologie si concentra durante il periodo estivo caratterizzato da una maggiore produzione solare. Al contrario, la riduzione dei picchi promossa dal DSR è stata attivata principalmente in inverno, periodo in cuii prezzi sono più alti e l’accumulo è meno utilizzato. Nel caso di V2G e DSR, il ruolo degli aggregatori è vitale per avere una capacità rappresentativa da offrire nei mercati dell'energia. Infine, da una prospettiva olistica, i vantaggi di impiantare tutte le fonti di flessibilità sopra elencate sono superiori ai costi. Tuttavia, tali benefici dovrebbero essere ridistribuiti per incentivare lo spiegamento di determinate fonti con rapporti costi-benefici bassi. I risultati di questa tesi possono servire come punto di partenza per approfondire le prestazioni tecniche e le implicazioni economiche di ciascuna fonte di flessibilità. la tesi ha inoltre messo in evidenza i vantaggi per l'Italia di potenziare e supportare alcuni schemi come DR e V2G, nonché di incentivare l'installazione di sistemi di accumulo