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1 Gestione ottimizzata di centrali a ciclo combinato Napoli, 11 giugno 2010 Sessione “Fusione, Energia, ECT” M. Broccardo, P. Girdinio, E. Martino, M.

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1 1 Gestione ottimizzata di centrali a ciclo combinato Napoli, 11 giugno 2010 Sessione “Fusione, Energia, ECT” M. Broccardo, P. Girdinio, E. Martino, M. Nervi Dipartimento di Ingegneria Navale ed Elettrica – Università di Genova, Via Opera Pia 11, Genova XXVI Riunione Annuale dei Ricercatori di Elettrotecnica

2 2 Perché una gestione ottimizzata di centrali a c.c. ? n Vincoli ambientali  Emissioni gas ed effetto serra n Problematiche del ciclo termico  Connessione di due diversi sistemi energetici n Liberalizzazione del mercato elettrico  Necessità di tenere conto degli aspetti economici nella valutazione del profilo di generazione

3 3 Schema di una centrale elettrica a ciclo combinato

4 4 n Sezione a gas: Principali problematiche di una centrale a ciclo combinato  influenza della temperatura e della pressione ambientale sulla produzione energetica n Sezione a vapore:  influenza della temperatura ambientale sulla produzione energetica n Mutua influenza delle due sezioni:  complessa regolazione di impianto n Condensatore ad aria:  Diminuzione della potenza erogabile in caso di malfunzionamento di uno o più moduli

5 5 n Decision Support System  ottimizzatore che suggerisce il profilo di generazione orario migliore dal punto di vista economico Attività di ricerca n Energy Scheduling Validator  Modello della centrale elettrica  Verifica la fattibilità tecnica di una programmazione energetica inserita dall’utente n Predittore prezzo en. el.  Dati storici  Su base oraria

6 6 n Forniti, per ogni ora dell’intervallo scelto: Energy Scheduling Validator n L’ESV fornisce indicazione circa la fattibilità di tale programmazione  Obiettivo: minimizzare il consumo di combustibile  Condizioni ambientali: Temperatura Pressione  Condizioni tecniche: Numero di moduli del condensatore funzionanti  Una programmazione energetica: Quanta energia produrre

7 7 n L’algoritmo sviluppato è articolato in 2 step strettamente dipendenti Step 1 Step 2 Struttura Energy Scheduling Validator n Step 1 (pre-processing)  input: condinzioni ambientali di sito operabilità dei moduli del condensatotre  output: limiti orari di operabilità (grafici) n Step 2 (gestione ottimizzata)  input: limiti orari di operabilità programmazione energetica  output: profilo di generazione ottimale

8 8 Step 1 – Ciclo termico ed influenza condizioni esterne, pt. 1 Bilanci energetici Ciclo termico Curve di correlazione Fattori correttivi globali relativi a temperatura, pressione ambientale e grado di carico del turbogas Simulazione con numero di componenti del condensatore ridotto Fattori correttivi globali relativi a numero di componenti del condensatore ridotto

9 9 n 20 bilanci energetici  matrice non piena  matrice piena Interpolazione lineare n 10 bilanci energetici Step 1 – Ciclo termico ed influenza condizioni esterne, pt, 2 Interpolazione mediante funzioni multiquadriche Andamento di tutte le variabili nell’intervallo di funzionamento

10 10 n Alcuni andamenti delle principali variabili interpolate WTV netta [MW]mAP [kg/s] WTG netta [MW] WCC netta [MW] h5 [kJ/kg] Q1TV [MWt] Step 1 – Ciclo termico ed influenza condizioni esterne, pt, 3

11 11 Hp: condizioni perturbate di valle (numero ridotto di moduli del condensatore) non perturbano le condizioni di monte n Simulazione modello matematico (non lineare) del ciclo termico dell’impianto n Interpolazione mediante funzioni multiquadriche Step 1 – Ciclo termico ed influenza condizioni esterne, pt. 4  matrici dei fattori di correzione  fattori di correzioni relativi a tutto l’intervallo

12 12 n In questa fase l’algoritmo di ottimizzazione verifica la fattibilità tecnica della programmazione energetica inserita imponendo vincoli su: Step 2  Massima e minima potenza generabile  Rampa di presa carico  Continuità del profilo di generazione n L’ottimizzazione avviene sulla quantità di carburante consumato:  Step di ottimizzazione del profilo pari a mezz’ora

13 13 24 h Step 1 - input

14 14 Step 1 - output

15 15 Step 2 - input n Programmazione energetica : n Interfaccia utente

16 16 Step 2 - output n Grado di carico del turbogas: n Profilo di generazione n Consumo di combustibile: n Energia prodotta:

17 17 Previsore n Dati in ingresso: n Intervento dell’operatore:  Prezzi e carichi orari relativi alle 4 settimane precedenti alla settimana in analisi Reperibili sul sito del mercato elettrico  Previsione di carico per la settimana in analisi Facoltativo – facilmente reperibili  Conferimento “peso” ad ogni settimana nella determinazione del prezzo Previa visualizzazione dei relativi dati n Dati in uscita:  Stima del Prezzo Unico Nazionale

18 18 Step 1 – visualizzazione input n Prezzi e carichi orari (per ogni settimana) n Prezzi medi e carichi totali giornalieri (4 settimane)

19 19 Step 2 – visualizzazione output n Errore percentuale (settimana) n Confronto prezzo orario (settimana) n Errore assoluto (settimana) n Errore percentuale (un giorno) n Confronto prezzo orario (un giorno) n Errore assoluto (un giorno)

20 20 Attuale ricerca n Energy Scheduling Validator n Predittore prezzo energia elettrica n Integrazione dei due algoritmi  Accensione e spegnimento  Consumi addizionali di rampa  Inserimento prezzi zonali  Possibilità da parte dell’utente di inserire maggiori indicazioni sul trattamento dei dati


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