Logiche di gestione di un sistema di accumulo per l'erogazione di servizi ancillari alla rete

Non-programmable renewable energy sources (RES) have introduced several issues in the electrical system. In this work, we address some of these issues, which are mainly connected with the RES injections forecasting error and with the supply of ancilliary services to the grid. For such purposes, the study is based on a photovoltaic power plant coupled with an electrochemical storage system (ESS). In particular, ESS is exploited in order to correct the production's forecast error and to provide the primary frequency regulation to the electrical system. After having analyzed the regulatory framework, justifying the choice of the two services previously mentioned, several management strategies for the storage system are investigated. Then, algorithms enabling the battery to perform the two functions are implemented. Comparative studies are carried out in order to point out advantages and drawbacks of the various solutions. With the help of real data, these algorithms are then tested, so to obtain the ESS real behaviour. In the last part of this work, the continuity of electricity service is deeply investigated; some simulations are carried out in order to determine how the ESS, supposed to be already deployed to provide the two ancillary services previously described, could contribute to the continuity of service. Finally, in the appendix, we present a network model suitable for the preliminary electrical dynamic study of an island grid in presence of an electrochemical storage.

Le fonti rinnovabili di tipo non programmabile (FRNP) hanno introdotto diverse problematiche a livello di sistema elettrico. Nel lavoro di tesi vengono analizzate alcune di queste criticità correlate alla difficile prevedibilità della produzione degli impianti non programmabili ed alla scarsa partecipazione degli stessi alla fornitura di servizi ancillari alla rete. In particolare, al fine di esemplificare l'impatto di tali problematiche e l'efficacia delle soluzioni proposte, viene introdotto lo studio di un impianto fotovoltaico accoppiato ad un sistema di accumulo elettrochimico in grado di correggere l'errore di previsione della produzione e di fornire il servizio di regolazione primaria di frequenza alla rete. Dopo un'analisi del quadro normativo regolatorio, che mira a giustificare la scelta dei due servizi citati, vengono sviluppate delle logiche di gestione del sistema di accumulo. Si realizzano diversi algoritmi in grado di consentire alla batteria di svolgere contemporaneamente entrambe le funzioni, mettendo in luce vantaggi e svantaggi delle varie soluzioni implementate. Grazie alla disponibilità di una campagna di misura su un impianto fotovoltaico da 100 kW, sito nella provincia di Mantova, si sono poi simulati numericamente gli algoritmi proposti ottenendo risultati che chiariscono qual è il reale comportamento del sistema di accumulo. Nell'ultima parte del lavoro si approfondisce lo studio della continuità del servizio elettrico: vengono svolte alcune simulazioni in grado di stabilire quale possa essere il contributo del sistema di accumulo in questa direzione, qualora esso venga progettato ed installato al fine di asservire ai due servizi prioritari analizzati in precedenza. In appendice infine viene presentato il modello di rete utilizzato per lo studio preliminare del comportamento in dinamica elettrica di una rete funzionante in isola desiderata in presenza di un sistema di accumulo elettrochimico.