Aggregation of residential users : an italian case study

In recent years there was a big increase of renewable energy resources and many users installed photovoltaic panels and storage systems, becoming electricity producers. Renewable energy resources are non- programmable and non-dispatchable and this raises the issues of frequency and voltage variation in the grid. Starting from the deliberation 300/2017 issued by ARERA (the Italian authority for the regulation of energy), new entities can participate in the Ancillary Services Market(ASM), through the aggregation of renewable energy, loads and storage systems. This thesis, analyses the aggregation of residential users that are equipped with photovoltaic generations and storage systems, with the aim to offer services in ASM. 399 residential users have been considered, each with a power consumption of 3 kW,located in Italy. Each user is equipped with a photovoltaic plant of 30 kW and storage systems. The power profile of the photovoltaic plants was assumed to be identical to the one measured in the laboratory of RSE (Ricerca sul Sistema Energetico). A deterministic daily and annual optimization model was developed, evaluating the potential gain of the aggregator, given by the participation in ASM. Several simulations were made, changing the number of users and the size of the storage systems, in order to show how the aggregator's gain changes as function of aggregate characteristics. At the end of the thesis an economic analysis is made, evaluating the additional gain due to the participation in ASM.

In questi ultimi anni c'è stato un grande aumento di energia rinnovabile e molti utenti hanno installato pannelli fotovoltaici e sistemi di accumulo, diventando produttori di energia. L'energia rinnovabile è non programmabile e non regolabile e questo comporta problemi di variazioni di frequenza e tensione. ARERA (l'autorità italiana per la regolazione di energia) ha emanato la delibera 300/2017, stabilendo che nuove entità possono partecipare al mercato di dispacciamento (MSD), attraverso l'aggregazione di generatori rinnovabili, carichi e sistemi di accumulo. La tesi analizza l'aggregazione di utenti residenziali dotati di impianto fotovoltaico e sistema di accumulo, con l'obiettivo di offrire servizi nel MSD. Sono stati considerati 399 utenti con una potenza disponibile di 3 kW, localizzati in Italia. Ogni utente è dotato di un impianto fotovoltaico di 30 kW e un sistema di accumulo. Il profilo della potenza degli impianti fotovoltaici è assunto uguale a quello misurato nel laboratorio di RSE (Ricerca sul Sistema Energetico). E' stato sviluppato un modello di ottimizzazione deterministico giornaliero e annuale, valutando il guadagno potenziale dell'aggregato, dato dalla partecipazione nel MSD. Sono state fatte varie simulazioni, cambiando il numero di utenti e la taglia delle batterie, per mostrare come cambia il guadagno dell'aggregato. Alla fine della tesi è stata fatta una analisi economica, valutando il guadagno aggiuntivo, dovuto alla partecipazione nel MSD.