Evaluation of the performance of MV/LV loads in providing flexibility to the distribution network of the city of Rome

The recent development of renewable energies and the tendency to their ever greater exploitation, is demonstrating in recent years the need to adapt the electricity transmission and distribution systems to this new condition. The intermittency and non-programmability of renewable sources in fact implies a great deal of stress for the network. In addition to this, the large-scale spreading of electric vehicles in urban areas, the need to develop a flexible electrical system is growing stronger. In this context, the purpose of this thesis is to study how through the use of flexibility in the domestic and urban context it is possible for the DSO to contribute to the procurement of ancillary services by optimizing the trade-off between network enhancement and use of flexibility. The thesis is therefore structured in three main sections aimed at the study and characterization of the electricity distribution network in Rome: i) analysis of the current state of the network and its criticalities, ii) analysis of the urban context and the possible evolution of electricity consumption, iii) parametric analysis for the optimization of the use of flexibility in the urban context. Through a sensitivity analysis, the best scenario is then identified with respect to the trade-off between network enhancement and flexibility exploitation. The results for different network assets are also studied and analyzed in order to define the main critical issues related to the evolution of the urban distribution network.

Il recente sviluppo delle energie rinnovabili e la tendenza ad un loro sempre maggior sfruttamento, sta dimostrando in questi anni la necessità di adattare i sistemi di trasmissione e distribuzione elettrica a questa nuova condizione. L’intermittenza e non programmabilità delle fonti rinnovabili implica infatti un forte stress per la rete. Aggiungendo inoltre la previsione di un importante sviluppo nelle aree urbane dei veicoli elettrici, l’esigenza di sviluppare un sistema elettrico flessibile si fa sempre più forte. In questo contesto, lo scopo di questa tesi è studiare come attraverso l’utilizzo della flessibilità nel contesto domestico e cittadino sia possibile per il DSO contribuire all’approvvigionamento dei servizi ancillari ottimizzando il trade-off tra potenziamento della rete e utilizzo della flessibilità. La tesi viene quindi strutturata in tre sezioni principali finalizzate allo studio e alla caratterizzazione della rete di distribuzione elettrica di Roma: i) analisi dello stato attuale della rete e delle sue criticità, ii) analisi del contesto urbano e della possibile evoluzione dei consumi elettrici, iii) analisi parametrica per l’ottimizzazione dell’utilizzazione della flessibilità nel contesto urbano. Attraverso un’analisi di sensitività viene quindi identificato lo scenario di ottimo rispetto al trade-off tra potenziamento della rete e utilizzo della flessibilità. Vengono inoltre studiati e analizzati i risultati per diversi assets della rete in modo da definire quali siano le principali criticità legate all’evoluzione della rete di distribuzione urbana.