The increased integration of Distributed Energy Resources (DERs) within the existing electricity grids provides numerous difficulties in terms of maintaining the networks’ security, reliability and safety, as well as challenging the overall management of the distribution and transmission grids. As one of the latest concepts and system architectures, the peer-to-peer (P2P) design aims to provide a solution when it comes to integration of such DERs, solving the management issues by merging peers within microgrid P2P networks, enabling them to trade with the energy they produce either with each other or with the external grid. Moreover, these P2P system designs allow peers to both export and import energy to cover their needs, thus strengthening the position that producers-consumers (prosumers) have in the current electricity networks. Considering this aspect, the purpose of this research is to determine the integration potential of such P2P system designs in Switzerland. More specifically, the research aims in determining the financial feasibility of integrating such P2P PV-based microgrid systems in the Canton of Zurich. Based on the literature review conducted in the first part of this study, the full P2P and the community-based P2P system designs stand to provide the highest benefits in the current market settings in the selected scenario. The financial analysis that was performed showed that the full P2P system design (peers are connected to each other but not to the external grid) is not feasible due to the high cost of electricity produced with the PV system, which is more than 40% of the current electricity price in the Canton of Zurich. However, the community-based P2P design in which peers are connected with each other and with the external grid shows a favorable scenario for reducing the cost of electricity by 35%, and that is when 62% of the total yearly demand within the system is imported from the grid. As such, the community-based P2P PV-based microgrid provides significant benefits for consumers in the selected scenario and it stands to be a favorable investment opportunity for different investors.

La maggiore integrazione delle risorse energetiche distribuite (DER) nelle reti elettriche esistenti presenta numerose difficoltà in termini di protezione, affidabilità e sicurezza delle reti, oltre a sfidare la gestione complessiva delle reti di distribuzione e trasmissione. Come uno degli ultimi concetti e architetture di sistema, il design peer-to-peer (P2P) mira a fornire una soluzione quando si tratta di integrazione di tali DER, risolvendo i problemi di gestione unendo i peer all'interno di reti P2P microgrid, consentendo loro di fare trading con l'energia che producono o tra loro o con la retta esterna. Inoltre, questi progetti di sistemi P2P consentono ai peer di esportare e importare energia per soddisfare le loro esigenze, rafforzando così la posizione che i produttori-consumatori (prosumatori) hanno nelle attuali reti elettriche. Considerando questo aspetto, lo scopo di questa ricerca è determinare il potenziale di integrazione di tali progetti di sistemi P2P in Svizzera. Più specificamente, la ricerca mira a determinare la fattibilità finanziaria dell'integrazione di tali sistemi di microgrid basati su PV P2P nel Cantone di Zurigo. Sulla base della revisione della letteratura condotta nella prima parte di questo studio, il progetto P2P completo e i progetti P2P basati sulla comunità offriranno i massimi benefici nelle attuali impostazioni di mercato nello scenario selezionato. L'analisi finanziaria eseguita ha dimostrato che la progettazione completa del sistema P2P (i peer sono collegati tra loro ma non alla rete esterna) non è possibile a causa dell'elevato costo dell'elettricità prodotta con il sistema fotovoltaico, che rappresenta oltre il 40% di l'attuale prezzo dell'elettricità nel Canton Zurigo. Tuttavia, il progetto P2P basato sulla comunità in cui i peer sono collegati tra loro e con la rete esterna mostra uno scenario favorevole per ridurre il costo dell'elettricità del 35%, ovvero quando il 62% della domanda annuale totale all'interno del sistema è importato dalle rette. In quanto tale, la microgriglia P2P basata su comunità basata su PV offre vantaggi significativi per i consumatori nello scenario selezionato e rappresenta un'opportunità di investimento favorevole per diversi investitori.

Integration potential of P2P-based microgrid system designs : the case of Switzerland

DJINLEV, VANJA
2018/2019

Abstract

The increased integration of Distributed Energy Resources (DERs) within the existing electricity grids provides numerous difficulties in terms of maintaining the networks’ security, reliability and safety, as well as challenging the overall management of the distribution and transmission grids. As one of the latest concepts and system architectures, the peer-to-peer (P2P) design aims to provide a solution when it comes to integration of such DERs, solving the management issues by merging peers within microgrid P2P networks, enabling them to trade with the energy they produce either with each other or with the external grid. Moreover, these P2P system designs allow peers to both export and import energy to cover their needs, thus strengthening the position that producers-consumers (prosumers) have in the current electricity networks. Considering this aspect, the purpose of this research is to determine the integration potential of such P2P system designs in Switzerland. More specifically, the research aims in determining the financial feasibility of integrating such P2P PV-based microgrid systems in the Canton of Zurich. Based on the literature review conducted in the first part of this study, the full P2P and the community-based P2P system designs stand to provide the highest benefits in the current market settings in the selected scenario. The financial analysis that was performed showed that the full P2P system design (peers are connected to each other but not to the external grid) is not feasible due to the high cost of electricity produced with the PV system, which is more than 40% of the current electricity price in the Canton of Zurich. However, the community-based P2P design in which peers are connected with each other and with the external grid shows a favorable scenario for reducing the cost of electricity by 35%, and that is when 62% of the total yearly demand within the system is imported from the grid. As such, the community-based P2P PV-based microgrid provides significant benefits for consumers in the selected scenario and it stands to be a favorable investment opportunity for different investors.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
18-dic-2019
2018/2019
La maggiore integrazione delle risorse energetiche distribuite (DER) nelle reti elettriche esistenti presenta numerose difficoltà in termini di protezione, affidabilità e sicurezza delle reti, oltre a sfidare la gestione complessiva delle reti di distribuzione e trasmissione. Come uno degli ultimi concetti e architetture di sistema, il design peer-to-peer (P2P) mira a fornire una soluzione quando si tratta di integrazione di tali DER, risolvendo i problemi di gestione unendo i peer all'interno di reti P2P microgrid, consentendo loro di fare trading con l'energia che producono o tra loro o con la retta esterna. Inoltre, questi progetti di sistemi P2P consentono ai peer di esportare e importare energia per soddisfare le loro esigenze, rafforzando così la posizione che i produttori-consumatori (prosumatori) hanno nelle attuali reti elettriche. Considerando questo aspetto, lo scopo di questa ricerca è determinare il potenziale di integrazione di tali progetti di sistemi P2P in Svizzera. Più specificamente, la ricerca mira a determinare la fattibilità finanziaria dell'integrazione di tali sistemi di microgrid basati su PV P2P nel Cantone di Zurigo. Sulla base della revisione della letteratura condotta nella prima parte di questo studio, il progetto P2P completo e i progetti P2P basati sulla comunità offriranno i massimi benefici nelle attuali impostazioni di mercato nello scenario selezionato. L'analisi finanziaria eseguita ha dimostrato che la progettazione completa del sistema P2P (i peer sono collegati tra loro ma non alla rete esterna) non è possibile a causa dell'elevato costo dell'elettricità prodotta con il sistema fotovoltaico, che rappresenta oltre il 40% di l'attuale prezzo dell'elettricità nel Canton Zurigo. Tuttavia, il progetto P2P basato sulla comunità in cui i peer sono collegati tra loro e con la rete esterna mostra uno scenario favorevole per ridurre il costo dell'elettricità del 35%, ovvero quando il 62% della domanda annuale totale all'interno del sistema è importato dalle rette. In quanto tale, la microgriglia P2P basata su comunità basata su PV offre vantaggi significativi per i consumatori nello scenario selezionato e rappresenta un'opportunità di investimento favorevole per diversi investitori.
Tesi di laurea Magistrale
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