Optimizing battery energy storage system for market participation in Italy: strategies for the MACSE tender

The increasing integration of renewable energy sources into electrical grids presents challenges related to grid stability and market dynamics. Battery Energy Storage Systems (BESS) have emerged as a critical solution to these challenges, offering capabilities for energy storage and support services that enhance grid reliability. This thesis explores the optimization of BESS operations in the context of the Italian electricity market, with a particular focus on the MACSE tender. The research employs a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model to optimize the participation of BESS in the day-ahead market, under the specific regulatory framework of the MACSE tender. By analyzing historical market data and simulating BESS operations, the study identifies strategies to maximize economic returns and enhance the competitive positioning of BESS in the Italian market. Key findings highlight that an Energy to Power (E/P) ratio of 2 hours consistently offers the most competitive bid values across all bidding zones in Italy, making it a highly advantageous choice for BESS deployment. However, the study also acknowledges several limitations, including assumptions of stable market prices and 100\% availability, which may not fully capture the complexities of real-world market conditions. Future research directions include incorporating more dynamic market models, exploring multi-market optimization strategies, and integrating advanced decision-making tools to further enhance the operational efficiency and profitability of BESS. This thesis contributes valuable insights into the strategic deployment of BESS in the Italian energy market and sets the stage for further advancements in energy storage optimization.

Here is the Italian translation of the provided text: L'integrazione crescente delle fonti di energia rinnovabile nelle reti elettriche presenta sfide legate alla stabilità della rete e alle dinamiche di mercato. I Sistemi di Accumulo di Energia a Batteria (BESS) sono emersi come una soluzione fondamentale a queste sfide, offrendo capacità di stoccaggio energetico e servizi di supporto che migliorano l'affidabilità della rete. Questa tesi esplora l'ottimizzazione delle operazioni dei BESS nel contesto del mercato elettrico italiano, con un particolare focus sul bando MACSE. La ricerca utilizza un modello di Programmazione Lineare a Numeri Interi Misti (MILP) per ottimizzare la partecipazione dei BESS nel mercato del giorno prima, sotto il quadro regolamentare specifico del bando MACSE. Analizzando i dati storici di mercato e simulando le operazioni dei BESS, lo studio identifica strategie per massimizzare i ritorni economici e migliorare la posizione competitiva dei BESS nel mercato italiano. I risultati principali evidenziano che un rapporto Energia-Potenza (E/P) di 2 ore offre costantemente i valori di offerta più competitivi in tutte le zone di offerta in Italia, rendendolo una scelta altamente vantaggiosa per l'implementazione dei BESS. Tuttavia, lo studio riconosce anche diverse limitazioni, tra cui le ipotesi di prezzi di mercato stabili e disponibilità al 100%, che potrebbero non cogliere appieno le complessità delle condizioni di mercato reali. Le direzioni future della ricerca includono l'incorporazione di modelli di mercato più dinamici, l'esplorazione di strategie di ottimizzazione multi-mercato e l'integrazione di strumenti avanzati di decisione per migliorare ulteriormente l'efficienza operativa e la redditività dei BESS. Questa tesi fornisce preziose intuizioni sulla distribuzione strategica dei BESS nel mercato energetico italiano e pone le basi per ulteriori progressi nell'ottimizzazione dell'accumulo di energia.