Evoluzione Della Rete Elettrica Per La Diffusione Della Generazione Distribuita
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La Rete Elettrica di Trasmissione Nazionale e la Sfida delle Energie Rinnovabili Implicazioni sulla gestione della RTN a Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 1 seguito dello sviluppo degli impianti a Fonti di Energia Rinnovabile Giorgio Maria Giannuzzi – Responsabile Analisi dell’Esercizio Terna Rete Italia Giornata di Studio AEIT Firenze, 12 Aprile 2013
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La Rete Elettrica di Trasmissione Nazionale e la
Sfida delle Energie Rinnovabili
Implicazioni sulla gestione della RTN a
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 1
Implicazioni sulla gestione della RTN a seguito dello sviluppo degli impianti a Fonti di
Energia Rinnovabile
Giorgio Maria Giannuzzi – Responsabile Analisi dell’EsercizioTerna Rete Italia
Giornata di Studio AEIT Firenze, 12 Aprile 2013
� La Generazione Distribuita (GD) ha rivoluzionato in pochi anni
il mondo della produzione.
Da poche grandi centrali in alta tensione
a tante piccole produzioni diffuse nelle reti MT e BT
� Da centrali rotanti in grado di rispettare un programma di produzione
prestabilito, a unità di generazione in larga parte statiche
con produzione a carattere discontinuo.
L’impatto della Generazione Distribuita
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 2
con produzione a carattere discontinuo.
� Da impianti di generazione dotati di un ampia gamma di servizi di rete
(regolazioni automatiche di frequenza e tensione,
insensibilità agli abbassamenti di tensione, rifiuto del carico, ecc…)
a produzioni prive di tali servizi o con servizi limitati.
� Il rinnovabile non è monitorato in tempo reale. La previsione sul breve-medio termine non si basa s u misurazione diretta
� L’ intensità del colore nella mappa indica
la concentrazione in potenza della
generazione eolica
� Potenza installata circa 8000 MW
soprattutto nel Sud Italia
� Il 92% degli impianti sono connessi
L’impatto della GenerazioneDistribuita: l’eolico
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 3
� Il 92% degli impianti sono connessi
alle reti 150/132 kV
1920 MW1140 MW
1710 MW
1030 MW
980 MW
Fonte:Terna
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Eolico
AT
MT
BT
L’impatto della GenerazioneDistribuita: il Fotovoltaico
� L’ intensità del colore nella mappa
indica la concentrazione in potenza della
generazione fotovoltaica
� Circa 900 MW su AT
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 4
Fonte:GSE0.00
2000.00
4000.00
6000.00
8000.00
10000.00
12000.00
Fotovoltaico
AT
MT
BT
L’impatto della Generazione Distribuita
IdricoTermico
Idrico Solare
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 5
Termico
Import Estero
La produzione fotovoltaica in una giornata serena su pera 8.000 MW di picco
Nella settimana considerata (giugno 2012) tale prod uzione corrisponde a circa:
� il 16% della punta di carico il mercoledì
� il 25% della punta di carico la domenica
Qualche considerazione
• L’incremento è esponenziale• Le previsioni per il 2022 vedono circa 27000 MW di fotovoltaico e 1400 MW di eolico• Il fotovoltaico si aggiunge alla generazione distri buita da altre fonti
• Il rinnovabile BT- MT è quantificabile tra 1/3 e 1/4 del fabbisogno nelle ore basso
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 6
• Il rinnovabile BT- MT è quantificabile tra 1/3 e 1/4 del fabbisogno nelle ore basso carico
• Non è monitorato in tempo reale• La previsione sul breve-medio termine non si basa s u misurazione diretta
Ogni cabina primaria che sottende rinnovabile è un “generat ore equivalente”; pertantoil distributore deve fornire al TSO le seguenti informazion i in tempo reale:
•carico•generazione differenziata per fonte•totale di cabina
L’inerzia delle masse rotanti negli impianti di generazione tradizionali permette di superare le brusche variazioni di carico e dunque riduce le variazioni di frequenza
L’impatto della Generazione Distribuita: l’inerzia
Dagli impianti rotanti con elevata
inerzia si è passati a produzioni
statiche ad inerzia zero
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 7
Generatori convenzionali
Funzionamento stabile tra 47.5 Hz and 51.5 Hz
?
Rinnovabile su reti Distribuzione
In Italia, sino a marzo 2012 garantivano funzionamento stabile tra 49.7 Hz and 50.3 Hz
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 8
FrequenzaEsempio perdita Produzione
0.48
0.49
0.5
0.51
0.52
0.53
0.54
49.4
49.5
49.6
49.7
49.8
49.9
50
50.1
1
40
79
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8
15
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5
27
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89
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97
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10
15
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13
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14
05
14
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14
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22
15
61
16
00
16
39
16
78
17
17
17
56
17
95
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18
73
19
12
19
51
19
90
20
29
20
68
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 9
Produzione < Carico
Frequenza Produzione+ Import
Carico
504948
47
5152
53
11
8
15
7
19
6
23
5
27
4
31
3
35
2
39
1
43
0
46
9
50
8
54
7
58
6
62
5
66
4
70
3
74
2
78
1
82
0
85
9
89
8
93
7
97
6
10
15
10
54
10
93
11
32
11
71
12
10
12
49
12
88
13
27
13
66
14
05
14
44
14
83
15
22
15
61
16
00
16
39
16
78
17
17
17
56
17
95
18
34
18
73
19
12
19
51
19
90
20
29
20
68
frequenza [Hz] Produzione [pu]
FrequenzaEsempio perdita carico
49.7
49.8
49.9
50
50.1
50.2
50.3
50.4
50.5
50.6
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.5
-1
-0.6
1
-0.2
2
0.1
6
0.5
5
0.9
4
1.3
3
1.7
2
2.1
1
2.5
2.8
9
3.2
8
3.6
7
4.0
6
4.4
5
4.8
4
5.2
3
5.6
2
6.0
1
6.4
6.7
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7.1
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7.5
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8.3
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8.7
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9.1
3
9.5
2
9.9
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13
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.37
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.76
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.15
16
.54
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17
.32
17
.71
18
.1
18
.49
18
.88
19
.27
19
.66
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 10
Produzione > Carico
Frequenza
Produzione+ Import
Carico
504948
47
5152
53
-0.6
1
-0.2
2
0.1
6
0.5
5
0.9
4
1.3
3
1.7
2
2.1
1
2.8
9
3.2
8
3.6
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4.0
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4.4
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4.8
4
5.2
3
5.6
2
6.0
1
6.7
9
7.1
8
7.5
7
7.9
6
8.3
5
8.7
4
9.1
3
9.5
2
9.9
1
10
.3
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.69
11
.08
11
.47
11
.86
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.25
12
.64
13
.03
13
.42
13
.81
14
.2
14
.59
14
.98
15
.37
15
.76
16
.15
16
.54
16
.93
17
.32
17
.71
18
.1
18
.49
18
.88
19
.27
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.66
Produzione [pu] Frequenza [Hz]
49.6
49.8
50
Fre
qu
en
za [
Hz]
scatto di un gruppo termico distacco generazione distribuita
Le prime avvisaglie
Nel 2011 in Sicilia, durante un periodo di esercizio in isola elettrica, si manifestal’effetto di un parco GD ormai cospicuo.
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 11
48.8
49
49.2
49.4
10
:34
:40
.00
0
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:34
:40
.38
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:44
.56
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.32
0
10
:34
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:34
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:46
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:47
.22
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:47
.60
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.36
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:49
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:49
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.26
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:52
.16
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:52
.54
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:34
:52
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:54
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.20
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Fre
qu
en
za [
Hz]
distacco EAC
48.8
49
49.2
49.4
49.6
49.8
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:34
:59
.00
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10
:34
:59
.38
0
10
:34
:59
.76
0
Fre
qu
en
za [
Hz]
scatto di un gruppo termico distacco generazione distribuita
distacco EAC
Effetto della perdita del rinnovabile
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 12
Deficit
Perdita GD
Alleggerimento
Gruppi convenzionali
P [MW]
t [s]
Squilibrio carico/generazione
+
-
Perché le norme CEI consentivano il distacco in un range rist retto ? Perché concepitein un sistema di distribuzione a carico prevalentemente PAS SIVO
Evoluzione del rinnovabile: sino a febbraio 2012
Le norme che fungono da Grid Code dei distributori s ono CEI 0-16 (MT) e CEI 0-21 (BT)
• Non sono norme di prodotto (ossia definiscono l’int erfaccia e non garantiscono che l’impianto possa avere comportamen ti non corretti)
• Non definiscono né tengono conto dei requisiti di s istema
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 13
• Terna, coinvolta dall’estate 2011 nei comitati CEI ha introdotto alcuni requisiti fondamentali di sistema nel CEI 0-21; nella pubblic azione di dicembre 2011 CEI subordina l’obbligatorietà dei requisiti alle diret tive della delibera AEEG. A valle della direttiva devono essere quindi modificate CEI 0-21 e CEI 0-16
A. 70 – delibera AEEG 8 marzo 2012
NUOVI IMPIANTI
Rete (BT-MT) Data entrata in esercizio
dell’impianto
Applicabilità delle prescrizioni
MT 1° aprile – 30 giugno 2012 Si applicano i paragrafi 5 e 8 (campo di
funzionamento e protezioni)
MT 1° luglio - 31 dicembre 2012 Si applica l’intero allegato A.70
MT Dopo 31 dicembre 2012 Impianti e dispositivi devono essere conformi
all’Allegato A.70 e certificati ai sensi della
Norma CEI 0-16 modificata
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 14
Norma CEI 0-16 modificata
BT 1° aprile – 30 giugno 2012 Si applica il paragrafo 5 (49 Hz-51 Hz)
BT 1° luglio -31 dicembre 2012 Si applica l’intero allegato A.70 e la norma CEI
0-21 modificata ad eccezione del paragrafo
sulla regolazione di tensione (7.2.1)
BT Dopo 31 dicembre 2012 Impianti e dispositivi conformi all’Allegato A.70
e certificati ai sensi della Norma CEI 0-21
modificata
Impianti esistentiGli impianti > 50 kW in MT e solo per paragrafi 5 e d 8, devono adeguarsi entro il 31 marzo 2013
50
49.7
50.3
51.5
DISTACCO
GENERAZIONE
CONVENZIONALE
DISTACCO GD
in MT e BT
50.2
L’impatto della Generazione Distribuita: la Frequenz a
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 15
49.7
49.1
47.5
DISTACCO GD
in MT e BT
DISTACCO
GENERAZIONE
CONVENZIONALE
PIANO DI ALLEGGERIMENTO
DEL CARICO
49.5
A. 70 – concetti base di sistema (capitolo 5)
Per il funzionamento di un impianto, gli intervalli garantiti in frequenza sono indipendenti dal livello di tensione cui l’impianto è connesso
49.7 Hz ≤ f ≤ 50.3 Hz
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 16
47.5 Hz ≤ f ≤ 51.5 Hz85% Vn ≤ V ≤ 110% Vn
In questo modo gli impianti danno contributo e sost engono il piano di difesa
Scatto ritardato 4,0 s
Scatto ritardato 1,0 s f < 47,5 Hz f
f > 51,5 Hz
f < 49,7 Hz
A. 70 – concetti base di sistema (capitolo 8)
Per recepire le esigenze di selettività tra guasto locale e di sistema, si propone uno schema basato su un consenso in tensione.
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 17
Scatto ritardato 0,1 s V0> Soglia
Vi > Soglia
Vd< Soglia
f > 50,3 Hz
or
&
V
or
Guasto o
separazione
di rete in AT
L’impatto della Generazione Distribuita: Tarature de i relè di frequenza e tensione
Non basta adeguare le tarature della Protezione di Interfaccia alle nuove norme CEI
27 59 81 81V
59N
Linea MT
Cabina Primaria
Situazione pre Norme CEI
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 18
di rete in AT
Se contemporaneamente non vengono allineate le tarature di frequenza e di tensione nelle protezioni delle unità di generazione, il beneficio per il sistema E’ NULLO!
59N
27
59
81<
81>
52 I
52G52G52G
Ogni cabina primaria che sottende rinnovabile è un “generat ore equivalente”; pertantoil distributore deve fornire a TERNA le seguenti informazio ni in tempo reale:
•carico•generazione differenziata per fonte•totale di cabina
Tali informazioni possono essere direttamente misur ate o in una prima fase, stimate.
A. 70 – concetti base di sistema (capitolo 6)
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 19
Tali informazioni possono essere direttamente misur ate o in una prima fase, stimate.
Effetti di un cortocircuito nella rete a 380 kV
La sostituzione di generatori rotanti con generatori FV diminuisce le correnti di cortocircuito (Icc ) ed allarga l’area di disturbo in tensione
L’impatto della Generazione Distribuita: la Tensione
V< 90% Vnpost FV
Icc generatori FV ≈ 1,1 In Icc generatori sincroni ≈ 4 ÷ 5 In
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 20
l’area di disturbo in tensione
ten
sio
ne
distanza
V< 90% Vnante FV
0.94
0.96
0.98
1
1.02
2
2.5
3
3.5
4
4.5
L’impatto della Generazione Distribuita: la TensioneRisposta di un gruppo convenzionale
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 21
0.88
0.9
0.92
0.94
0
0.5
1
1.5
Tensione di eccitazione Tensione ai morsetti
A. 70 – concetti base di sistema (capitolo 7)
Gli impianti devono resistere a perturbazioni sever e in tensione sulla RTN e dare il tempo, alle protezioni del sistema primario, di est inguere i guasti
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 2222
Ten
sion
e (%
Vn)
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
Caratteristica LVRT
0,85
1,15
1,25
Caratteristica OVRT
Caratteristica LVRT
Zona di distacco non ammesso
1,15
0,85
Zona di distacco ammesso
LVRT e OVRT per generatori statici MT ( CEI 0-16)
L’impatto della Generazione Distribuita: la tensione
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 23
Ten
sion
e (%
Vn)
-100 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Zona di distacco ammesso
Tempo (ms)
Caratteristica LVRT
2200
2300
Zona di distacco ammesso
A. 70 – concetti base di sistema (capitolo 8)Regolazione
comportamento in sovrafrequenza
riconnessione automatica degli impianti
immissione graduale della potenza in fase di startup
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 24
Attività in ENTSOE: SPD AD HOC TEAM
Censimento del rinnovabile e valori di scatto
Risk assessment del fotovoltaico (50.2 Hz problem)
Valutazione dei programmi di retrofitting
Adeguamento dei requisiti presenti nei codici di co nnessione europei
Raccomandazioni per la difesa del sistema
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 25
Adeguatezza del sistemaGeneration Surplus
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 26
Produzione convenzionale -Regolazioni-Riserve-VincoliProgrammi di scambio tra areeGenerazione distribuita
Carico + Perdite
Allegato A.17
“ Sistemi di controllo e
protezione centrali
eoliche”
Allegato A.68 “Impianti di produzione fotovoltaica.
Requisiti minimi per la connessione e
l’esercizio in parallelo con la rete
AT”
Allegato A.70“Regolazione
tecnica dei requisiti di sistema della
generazione distribuita”
Allegato A.72“Procedura per la Riduzione della Generazione Distribuita in condizione di
emergenza del Sistema elettrico
Nazionale (RIGEDI)”
NORMATIVA SU RINNOVABILI
L’impatto della Generazione Distribuita
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 27
CEI 0-16
“Regola tecnica di riferimento per la connessione di
utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT
delle Imprese distributrici di
energia”
CEI 0-21“Regola tecnica di riferimento per la connessione di
utenti attivi e passivi alle reti BT delle
Imprese distributrici di energia”
-Giorgio Maria GiannuzziDSC – IDC – Analisi di Esercizio
Hunc igitur terrorem animi tenebrasque necessest non radii solis
neque lucida tela diei discutiant, sed naturae species rati oque.
Tito Lucrezio Caro, “De rerum natura” Liber I (vv. 146-148)
Terna Rete Italia spa – Dispacciamento e Conduzione 28
Graziedell’attenzione
![[26.10.2014] Riaccensione rete elettrica Verona](https://static.fdocumenti.com/doc/165x107/568ca5831a28ab186d8d6c5a/26102014-riaccensione-rete-elettrica-verona.jpg)
