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Corso di Laurea Magistrale di Ingegneria Elettrica

Gestione, automazione e comunicazione

dei sistemi elettrici

AA 2013-14

Sistemi elettrici e Smart Grid

Francesco Benzi

Smart Grid - Introduzione Benzi 1

Versione in fase di revisione e sistemazione.Non pubblicare o diffondere senza questo avviso.

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Smart Grid - Introduzione Benzi 2

Benzi - Pro ramma delle lezioni

1 Smart Grid Introduzione, definizione, architetture

2-5 Protocolli per linfrastruttura di comunicazione

6-9 Smart Meter ng: component e strutture

10 Attuatori per la Smart Grid: FACTS (Montagna)

11-12 Smart Grid e Internet of Things (IOT)

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SMART GRID E GENERAZIONE DISTRIBUITA

Smart Grid - Introduzione Benzi 3

La generazione distribuita implica una serie di

esigenze di controllo aggiuntive per la rete in

prossimit dei nodi di allacciamento.

- Aumento delle correnti di c.to circuito e conseguenze suldimensionamento delle protezioni

- Limiti sulla potenza di transito, dovuti allaumento di corrente

- Variazioni di tensione rapide o lente dovute allinserzione di

generatori (oltre che di motori asincroni): devono essere limitate

(110%)

- Inversione del flusso che richiede inserimento di protezioni

- Islanding:lapertura dell interruttore di Cabina Primaria dovuto

all inversione del flusso pu isolare una porzione di rete dal resto

e a re e, acen o ven re meno e garanz e e parame r re e

per gli utenti collegati alla porzione isolata

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SMART GRID E GENERAZIONE DISTRIBUITA

Smart Grid - Introduzione Benzi 4

Al legato A-2 Delibera AEEG ARG 25/09

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Inversione di f lusso:criticit legate alle protezioni

Smart Grid - Introduzione Benzi 5

da: Del Fanti , Silvestri; Tecnologie della comunicazione e sostenibilit ambientale: Green ICT &

ICT for Green Poli tecnico di Milano, 22 Febbraio 2010

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Richiusure automatiche, Islanding

Smart Grid - Introduzione Benzi 6

da: Del Fanti , Silvestri; Tecnologie della comunicazione e sostenibilit ambientale: Green ICT &

ICT for Green Poli tecnico di Milano, 22 Febbraio 2010

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GLI ELEMENTI DELLA SMART GRID

Smart Grid - Introduzione Benzi 7

,

risolvere alcuni dei problemi accennati, oltre che di ottimizzare la

gestione della potenza elettrica, nasce grazie alla disponibilit di unaser e e emen n par e nnova v , n par e presen n a r con es

industriali.

Infrastrutture hardware su erconduttori trasmissione HVDC

tecnologia FACTS, flexible alternating current transmission systems)

Infrastruttura di comunicazione e software(dispositivi e protocolli di

comun caz one g a e

Componenti intelligenti per la misura digitale e il telecontrollo(Smart

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SMART GRID SCHEMI E DEFINIZIONI (USA)

Smart Grid - Introduzione Benzi 8

Modello NIST (National Institute of Standards andTechnology) integrato da un sistema di protocolli di

interoperabili t IEEE P2030

Obiettivi USA:

Rafforzare le infrastrutture per evitare instabilit e

Controllo di rete

Generazione energia

(bulk generation);

Trasmissione

(transmission);Distribuzione

distribution ;

Clientela

(customers);

(operations);

Mercati (markets);

Forni tori (service

providers)

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SMART GRID SCHEMI E DEFINIZIONI (Europa)

Smart Grid - Introduzione Benzi 9

European Energy Research Alliance (EERA)

The ob ective of EERA oint ro ram is to lower investments in electricit

grid by introducing intermittent resources (wind, PV), load management by

electric vehicles (EVs), grid stability, and power management.

market share production options e.g., PV, micro-combined heat and power

(CHP), wind, and market share demand options e.g., heat pumps, intelligent

, .

Smart grids are also required because the capacity of electricity grid varies

throughout Europe as well as there are major differences between countries

energy markets .

EERA program will investigate the consequences of DG, new types of

electric a liances and hi her network loads on the rid stabilit and P

such as increasing voltage fluctuations, reactive power shortage, frequency

instabili ty, and harmonics.

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SMART GRID SCHEMI E DEFINIZIONI (Europa)

Smart Grid - Introduzione Benzi 10

Modello EERA (European Energy Research

Alliance)

Obiettivi Europa:

Obiettivi prefissati sulle fonti rinnovabili (20-- , .

Il ruolo delle Autorit. Focus su utenti finali e

tematiche ambientali

Le Smart Grid (SG) sono reti elettriche in

rado di inte rare in modo intelli ente il

comportamento e le azioni di tutti i

componenti connessi (produttori,

,

un approvvigionamento sostenibile,

economico, sicuro. (Definizione

.

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Smart Grid - Introduzione Benzi 11

Significant demand-consumer partecipation, awareness of

electricity consumption and related impacts, advanced

monitorin and meterin hi h-efficienc e ui ment

CUSTOMER

5 SMART ENERGY MANAGEMENT

A bridge between generation, transmission, distribution and

end-users to efficiently manage energy consumptions ESCO & RETAILERSAGGREGATORS

DISTRIBUTED

GENERATIONAND

4 SMART INTEGRATION OF DISTRIBUTED

GENERATION

Conventional fuels and renewable sources distributed

STORAGE

genera on, e ec r c y s orage

3 SMART DISTRIBUTION NETWORK

More automated MV network with self healing capabilities.

Monitored and controlled LV networks. IT su orted

DISTRIBUTION

NETWORK

monitoring

2 SMART PAN EUROPEAN TRANSMISSION

NETWORK

TRANSMISSION

NETWORK

Affordable technologies to make the transmission system

more clever, flexible and interconnected. Support to develop a

single European electricity marketELECTRICITY

GENERATION

da: Petrecca; Energy and Smart Grid, Convegno Telecontrollo e Smart Grid, Universit di Pavia,15 giugno 2010

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LA SMART GRID E I CARICHI ELETTRICI IN BASSA TENSIONE

Smart Grid - Introduzione Benzi 12

(UTENZE DOMESTICHE)

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SMART GRID E SMART METERING

Smart Grid - Introduzione Benzi 13

Lottimizzazione delle prestazioni della rete nella sua globalit pu

-Gestione flessibile e controllata delle sorgenti distr ibute (MT/BT);

-

-Poli tiche di Demand Response

adeguato e intelligente:SMART METERING, allinterno di unastruttura AMI (Advanced Metering Infrastructure)

-a vantaggio del produttore e del distr ibutore

-a vanta io dellutente finale e della comunit

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Smart Grid - Introduzione Benzi 14

SMART METERING Tematiche di rilievo

generazione e successive

an ar n er acc a e comun caz oneProblemi di costi, investimenti, incentivi

Problemi di sicurezza (privacy, accettazione)

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Internet-of-Things (IOT)

Smart Grid - Introduzione Benzi 15

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Internet-of-Things (IOT) e Smart Grid

Smart Grid - Introduzione Benzi 16