Studio di una micro-rete in DC : sviluppo di un algoritmo per il controllo dei carichi

Part of the world’s population does not have the opportunity to access and use electricity. In this regard, the governmental organizations of the world are promoting pathways to foster universal access, increase usage efficiency and promote the usage of renewable energy sources. For these populations, who mainly live in remote and poor areas, access to electricity is also seen as a social leverage to ensure better development of their living conditions. The thesis work proposes the study of a power grid operating in island and powered by a small photovoltaic field. A management system will be associated to the power supply to ensure the best usage of electric power available from the photovoltaic filed, also taking into account the presence of an energy storage system and a load profile defined the main needs, according to international documents related to the SEG 4. In the first part of the thesis, the study of the different components implemented in the network under study, for the realization of a model to be used to verify the functioning of the management systems designed through Matlab Simulink simulations. The first part of the study was based on the connection of different types of utilities, without considering the energy storage system, in order to obtain the maximum exploitation of the electric power produced by the photovoltaic field. Subsequently a differentiation of the various electrical utilities was defined, according to the provision of different services, and usage profile. Of further, load insertion logic was implemented, considering the presence of an energy storage system, which allows the electricity exploitation even at night. In this second management system, the insertion of the utilities will also be based on the defined load profile, the amount of energy stored and the different solar irradiation conditions. The thesis work also included the validation of the simulations carried out in Matlab Simulink through experimental measurements in BTicino’s laboratory. Achieved the connections and preliminary checks of the provided control system, unfortunately, the work had to be interrupted to the closing of the laboratory, due to the restrictions adopted to prevent the spread of the virus COVID-19.

Parte della popolazione mondiale non ha la possibilità di accedere ed usufruire dell’energia elettrica. A tal proposito, le organizzazioni governative del mondo, stanno promuovendo percorsi in modo da favorire un accesso universale, incrementare l’efficienza di utilizzo e promuovere l’utilizzo di fonti rinnovabili. Per queste popolazioni, che vivono principalmente in zone isolate e povere, l’accesso all’energia elettrica è vista anche come leva sociale a garantire un migliore sviluppo delle proprie condizioni di vita. Il lavoro di tesi propone lo studio di una rete elettrica operante in isola ed alimentata da un piccolo campo fotovoltaico. Verrà associato un sistema di gestione dell’inserzione delle utenze per garantire il miglior sfruttamento della potenza elettrica disponibile dal campo fotovoltaico, tenendo anche in considerazione della presenza di un sistema d’accumulo e di un profilo di carico definite le principali necessità, secondo documenti internazionali relativi al SEG 4. Nella prima parte della tesi, viene condotto lo studio sui differenti componenti implementati nella rete in esame, in modo da realizzare un modello sufficientemente preciso da utilizzare per la verifica del funzionamento dei sistemi di gestione ideati attraverso simulazioni in ambiente Matlab Simulink. La prima fase dello studio si è basata sulla connessione delle differenti tipologie di utenze, non prevedendo un sistema d’accumulo dell’energia elettrica, in modo da ottenere il massimo sfruttamento della potenza elettrica prodotta dal campo fotovoltaico. Successivamente si è definita una differenziazione delle varie utenze elettriche, secondo la fornitura di differenti servizi, ed un profilo di utilizzo. Di seguito si è realizzata un’ulteriore logica di controllo d’inserzione dei carichi elettrici considerando la presenza di un sistema d’accumulo, tale da consentire lo sfruttamento di energia elettrica anche nelle ore notturne. In questa seconda gestione, l’inserzione delle utenze si baserà anche sul profilo di carico definitosi, alla quantità di energia accumulata ed alle differenti condizioni di irraggiamento solare ipotizzate. Il lavoro di tesi prevedeva anche la validazione delle simulazioni effettuate in ambiente Matlab Simulink attraverso misurazioni sperimentali presso il laboratorio di BTicino. Realizzati i collegamenti e verifiche preliminari del sistema di gestione fornito, purtroppo, il lavoro si è dovuto interrompere per la chiusura dei suddetti laboratori, dovuta alle restrizioni adottate per scongiurare la diffusione del virus COVID-19.