Modellazione della partecipazione ai mercati dei servizi e dell'energia di sistemi di accumulo a batteria

This thesis placed itself in the broad panorama of the battery storage systems (BESS), in particular it aims to model such storage systems by giving a description of their physical behavior and of the revenues associated with the operation within the energy and ancillary services markets over an estimate lifetime of 20 years. To this end, an analytical model was developed which describes the main physical phenomena characterizing the BESS and a price forecasting SARIMAX model which, starting from the price evolutions scenarios of the energy markets given by a primary technical advisor, is able to estimate the forecasted prices on the ancillary services markets namely the MSD and MB. Subsequently, a bidding control strategy of the BESS over the different markets was derived and the economic return of the investment was assessed by analyzing the main economic parameters such as the NPV (net present value) and the IRR (internal rate of return. Finally, suitable sensitivity analyses were carried out in order to verify how the economic indicators vary with the main input parameters. The analysis was applied to a 28,5 MWh/14 MW battery storage system plant currently under development in the municipality of Ramacca (CT) by Sorgenia; the results show that the economic attractivity without any support schemes appears to be limited.

Questo lavoro di tesi si inserisce nel panorama dei sistemi di accumulo a batteria (battery energy storage systems o BESS), in particolare si propone di modellare tali sistemi di accumulo fornendone una descrizione del comportamento fisico e della remunerazione data dalla partecipazione ai mercati dell'energia e dei servizi su un'orizzonte di vita utile di 20 anni. A tal fine sono stati sviluppati un modello analitico che descrive i principali fenomeni fisici caratterizzanti il BESS ed un modello SARIMAX di previsione dei prezzi che, a partire dagli scenari di evoluzione del prezzo sui mercati dell'energia forniti da un primario advisor tecnico, stimasse i prezzi previsti sui mercati dei servizi ovvero MSD e MB.In seguito, è stata derivata una strategia di controllo dell'operatività sui vari mercati e si è valutato il ritorno economico dell'investimento mediante l'analisi dei principali parametri economici quali l'NPV(net present value) e l'IRR (internal rate of return). Infine, sono state effettuate delle opportune analisi di sensitività per verificare l'andamento dei parametri economici al variare dei principali parametri di input. L'analisi è stata applicata ad un impianto di accumulo a batteria da 28,5 MWh/14 MW di Sorgenia attualmente in fase di sviluppo nel comune di Ramacca (CT); i risultati mostrano come l'attrattività economica risulti limitata in assenza di schemi di supporto all'investimento.