La Sicurezza delle Infrastrutture: dalle Grandi Reti alle Microgrids

CESI RICERCA

Dario LucarellaDario Lucarella

AIIC – Associazione Italiana esperti in Infrastrutture CriticheGSE- Gestore dei Servizi Elettrici

“Generazione diffusa da fonti rinnovabili: una risorsa infrastrutturale per il pease”

Roma 23 Giugno 2008

CESI RICERCA Dario Lucarella

La Politica Energetica Europea

“Future electricity markets and networks must provide all consumers with a highly reliable flexible, accessible and cost-effective power supply, fully exploiting the use of both large centralized generators and smaller distributed power sources across Europe”

EU Strategic Research Agenda

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La Infrastruttura T&D

Transactions

Old Grid

Distr. Gener. Connection

Fonte: EPRI

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60

80

100

120

140

160

180

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2006

Variazione indice utilizzo della Rete

Indice di utilizzazione rete 230-400kV nel periodo 1975-2006 Incremento km rete AT*

IncrementoFabbisogno

Germany

Switzerland

Benelux

France

Italy

Iberian Pen.

Average UCTE

2,9%2,9% 1,2%1,2%

3,23,2 2,12,1

3,53,5 2,72,7

2,12,1 1,71,7

2,12,1 2,12,1

3,23,2 3,53,5

2,82,8 2,42,4

•Km linee 380KV + (Km linee 220kV/√3) Source: UCTE

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Il contesto attuale

• Crescita degli scambi su lunghe distanze

• Utilizzo al limite di capacità delle linee

• Impredicibilità e volatilità dei flussi di potenza

• Integrazione della generazione distribuita da fonte rinnovabile intermittente

• Decentramento dei processi decisionali

• Ruolo attivo della domanda

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Controllo del Sistema Elettrico

Off-LineSecurity Limits

System ModelsLoad Forecast

Contingency ListsSecurity Criteria

State EstimatorBuild Model for

Current System State

Look-up tables ofSecurity Limits

Generation

Transmission and Distribution

Customers

OPERATIONSPLANNING

Transaction Requests

CONTROLDECISIONS

SYSTEMCONTROLCENTER

MONITOREDQUANTITIES

CONTROLACTIONS

UtilitiesEnergy ProvidersPower Marketers

Human Controls

Human Controls

HumanControls

AutomaticLocal

Controls

AutomaticLocal

Controls

AutomaticLocal

Controls

Human Controls

Other ControlCenters

InterconnectedPower Systems

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Monitoraggio e Controllo Distribuito

SatelliteGPSCentro

Controllo

Contr.Distr.

Misure

Misure

Misure

Protez.Protez.

Rete di Trasmissione

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Generazione Distribuita

•Large number of small-scale generators connected to local distribution networks (MV/LV)•Controllable loads and storage systems• Virtual Power Plant: aggregated control of distributed generators

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Reti di Distribuzione Attive

•Flussi bidirezionali di energia•Rete attiva•Nuovi modelli di gestione

•Flussi unidirezionali di energia•Rete passiva•Gestione centralizzata

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Gestione e Controllo delle Microgrid

DSO

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Gestione della Domanda

Independent SystemOperator (ISO)

Market Operation

Demand Responsive System

MONITOR CONTROL

Building AutomationSystem

AMRHA

IntelligentElectricity Meter

MT

BT

PLC

AMR

Public TelecomunicationNetwork

(GSM, GPRS, UMTS)

•Scalda acqua elettrico•Pompa di calore

Fuel Heat

E.EMicro-cogeneratore

TUTORFuel Heat

E.EMicro-cogeneratore

Gestore

PV

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Progetti su Sicurezza e Controllo• RdS 2006-2008 AdP con MSE: Area “Governo del Sistema” e

Area “Trasmissione e Distribuzione”

• SECURE: Security of Energy considering Uncertainty, Riskand Economic Implications

• REALISEGRID: REseArch methodoLogIes and technologieSfor the effective development of pan-European GRID

• HARRISON: Galileo Time and Synchronization Applications

• MORE MICROGRIDS: Advanced Architectures and Control Concepts for Microgrids

• DER-LAB: Network of DER LABoratories

• DERRI: Distributed Energy Resources Research Infrastructure

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Smart GridFonte IEE- Power & Energy

Fonte: EU Technology Platform

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Il Controllo dell’Infrastruttura• Sviluppo di una rete intelligente (elettronica,

informatica, telecomunicazione)

• Le infrastrutture ICT generano una nuova classe di malfunzionamenti con effetti a cascata

• Le infrastrutture ICT sono soggette ad attacchi intenzionali che li rendono vulnerabili

• Le infrastrutture sono fisicamente vulnerabili per eventi estremi o per attacchi terroristici

• Occorre sviluppare architetture, sistemi e piani di difesa “integrati” per la protezione del SE

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Sistema di Difesa Integrato

Fonte: SIEMENS

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Progetti sulle Infrastrutture Critiche• RdS 2006-2008 AdP con MSE: Area “Governo del Sistema”

• OSN: Osservatorio sulla Sicurezza Nazionale

• GRID: Coordination Action on ICT vulnerabilities of power systems and relevant defense methodologies

• CRUTIAL: Critical UTility InfrastructurAL resilience

• DAMSE: European Methodology for Dams SecurityAssessment

• MIA: Methodology for Interdependence Assessmentbetween ICT and electricity infrastructures

• ASTROM: ASsessment of resilience to ThReaths of cOntrol and data Management systems of electrical network

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Agenda di Ricerca 4M

• Modeling: metodi e strumenti per la simulazione dinamica del comportamento di sistemi complessi

• Monitoring: tecnologie avanzate di monitoraggio per la rilevazione di eventi anomali e disservizi

• Mesurement: metodologie di misura e visualizzazione dello stato delle infrastrutture

• Management: sistemi di supporto alle decisioni e controllo adattivo per mantenere il sistema in condizioni operative

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Sistema di Controllo Globale

Fonte: ABB

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Energy System in the 21st century

Fonte: SIEMENS