Una possibile gestione in isola delle reti di subtrasmissione in presenza di fonti rinnovabili non programmabili

Nowadays the spread of renewable energy sources (RES) in electricity networks is growing significantly. This, on one hand, allows the exploitation of resources with low environmental impact and characterized by a low cost of the primary source while, on the other hand, introduces new issues which impact on various aspects in the electrical system. The main goal of the present work is to describe and study the islanding operation of a portion of the subtransmission network (connected during normal operation to an external network), characterized in particular by the presence of wind generation. In details, the work proposes an algorithm for determining control actions to be implemented immediately after the formation of the island such to guarantee its operation, with particular reference to the frequency regulation problems. These control actions consist in disconnecting part of the generation, as well as part of the load, present inside the island through the intervention of automatic controllers installed in the subtransmission substation such to allow the adjustment of the resources remained in service to keep the system in balance, generating thus an effective regulation of the frequency. The algorithm is structured in the form of an optimization problem whose solution is identified by a specially designed genetic algorithm. The use of genetic algorithms is justified by the fact that the control variables of the problem are of binary type, which makes the application of traditional, gradient based, optimization techniques impossible to apply in the research of the optimal solution.

Al giorno d’oggi la diffusione delle fonti energetiche rinnovabili (FER) nelle reti elettriche sta crescendo in modo significativo. Ciò, da un lato, consente lo sfruttamento di risorse con basso impatto ambientale e caratterizzate da un basso costo della fonte primaria, dall’altro, introduce nuove problematiche che investono il sistema elettrico relativamente a molti aspetti. Il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo principale quello di descrivere e studiare il funzionamento in isola di una porzione di rete di subtrasmissione (connessa nel normale funzionamento ad una rete esterna) caratterizzata in particolare dalla presenza di generazione eolica. Più precisamente è proposto un algoritmo per determinare le azioni di controllo da implementare immediatamente a valle della formazione dell’isola per garantirne il funzionamento, con particolare riferimento alle problematiche connesse alla regolazione di frequenza. Tali azioni di controllo consistono nel disconnettere parte della generazione, come pure del carico, presenti all’interno dell’isola attraverso l’intervento degli automatismi istallati nelle stazioni di subtrasmissione in modo tale da consentire alle risorse di regolazione rimaste in servizio all’interno dell’isola di mantenere bilanciato il sistema generando così una regolazione efficace della frequenza. L’algoritmo è strutturato sotto forma di un problema di ottimizzazione la cui soluzione è individuata da un algoritmo genetico appositamente progettato. L’impiego degli algoritmi genetici è giustificato dal fatto che le variabili di controllo del problema sono di tipo binario e ciò rende impossibile l’applicazione di tecniche di ricerca del punto di ottimo tradizionali basate sul gradiente.