Droop control per centrali ibride in una microrete isolata. Dimensionamento, analisi di stabilità e ottimizzazione del controllo per l'efficienza energetica

L'oggetto di studio di questa tesi sono le microgrid funzionanti in isola alimentate da più centrali ibride connesse in parallelo. Nello studio si introducono i concetti di microrete e di centrale ibrida, con particolare attenzione al controllo. Nel prosieguo della trattazione si è concentrato il discorso su di un esempio di microrete per l'elettrificazione rurale, la particolare applicazione introduce delle problematiche specifiche. Per l'alimentazione ci si basa sulle fonti rinnovabili, in quanto distribuite su tutto il territorio. Nella trattazione si è vista una procedura di dimensionamento delle centrali ibride partendo dai dati climatici e dalle curve di carico. Per dimensionare i generatori rinnovabili e i sistemi di accumulo, si è definito il modello energetico del sistema, in cui si tiene conto dei vari flussi di potenza e delle diverse condizioni operative. Dal modello si ricavano gli indici di "energia prodotta persa" (WEP) e di "mancata alimentazione" (LPSP). L'obiettivo è quello di ottenere un LPSP minimo senza dover sovradimensionare i generatori e il gruppo di accumulo. Nella microgrid è necessario avere un controllo sulla tensione e la frequenza di rete per mantenere il sistema stabile e controllare i flussi di potenza. Si è ricercato inoltre un controllo che non prevede l'utilizzo nella microgrid di un controllore centrale e di un sistema di comunicazione. Queste richieste sono soddisfatte dal Droop Control. Il droop control emula la regolazione primaria dei sistemi di trasmissione, implementandone le caratteristiche statiche. Per poter analizzare il comportamento del sistema si è ricavato un modello dinamico della rete, tenendo in conto le dinamiche dei controlli di droop e dei regolatori di tensione degli space vector. Attraverso i calcoli sul modello si è visto che il controllo di droop progettato riesce ad effettuare la ripartizione della potenza attiva tra i due inverter in modo definito, mantenendo il sistema stabile. Il droop control introduce nel sistema dei gradi di libertà che si possono sfruttare per ottenere un algoritmo di controllo che ottimizza lo sfruttamento dei sistemi di accumulo, riducendo le perdite dovute a quest'ultimi.