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Previsione del carico –Quando si parla di previsione del carico si intende il fabbisogno futuro di energia (e di potenza) dellutenza finale. –Il fabbisogno.

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1 Previsione del carico –Quando si parla di previsione del carico si intende il fabbisogno futuro di energia (e di potenza) dellutenza finale. –Il fabbisogno futuro è funzione dello spazio, è funzione, cioè, dellarea geografica considerata. –Il fabbisogno futuro è funzione del tempo: per una assegnata area geografica si identificano orizzonti temporali di: –Lungo termine (da 1 – 3 anni fino a 10 anni) –Medio termine (da un giorno – una settimana ad un anno) –Breve termine (un giorno – una settimana)

2 Previsione del carico –La previsione del carico serve a sviluppare correttamente le funzioni di: –Pianificazione (pianificare un sistema significa prevedere con un consistente anticipo quali potranno essere le sue necessità future al fine di predisporre adeguatamente gli impianti necessari e sufficienti a soddisfare tali necessità) –Esercizio (esercire un sistema significa far funzionare gli impianti esistenti in maniera ottimale con lobiettivo di ottenere il servizio per il quale il sistema stesso è stato realizzato)

3 Previsione del carico –Si deve prevedere levoluzione della richiesta del carico perché: –Lenergia elettrica non può essere immagazzinata in forma diretta e deve essere prodotta nel momento in cui viene richiesta –La domanda dipende dalle attività umane e varia nel tempo con cicli che sono giornalieri, settimanali, stagionali –La produzione è funzione sia della disponibilità dei gruppi (manutenzione programmata e non, disponibilità di acqua, ecc.) sia dalle loro caratteristiche tecniche (tempi e modalità di avviamento, rampe, ecc.) –La previsione deve essere fatta con obiettivi temporali diversi (giornalieri, settimanali, annuali, ecc.)

4 Previsione del carico –Fabbisogno = consumi + perdite –Consumi: energia elettrica misurata nel punto di consegna commerciale e convertita per gli usi finali (alimentazione di macchine operatrici, trazione, illuminazione, climatizzazione, ecc.) –Perdite: perdite interne al sistema nellambito dei confini allinterno dei quali si valuta il fabbisogno; per un sistema di distribuzione i confini sono rappresentati della sbarre in MT delle stazioni di trasformazione AT/MT –Fabbisogno netto = fabbisogno di un sistema alle sbarre AT delle centrali e dei sistemi di interconnessione –Fabbisogno lordo = fabbisogno netto + energia elettrica per pompaggi, servizi ausiliari e perdite di centrale

5 Previsione del carico –Fabbisogno di energia primaria: energia primaria necessaria ad ottenere il fabbisogno lordo di energia elettrica richiesta dal sistema. –Lenergia elettrica fa in generale parte del bilancio complessivo dellenergia e contribuisce quindi alla definizione di indicatori relativi ai consumi di energia primaria di ciascun Paese.

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14 Energia richiesta nel tempo –Lenergia richiesta in un intervallo unitario (tipicamente un anno) in un sistema elettrico sufficientemente esteso si può scrivere nella forma –W 0 = energia richiesta allinizio del periodo T –W = energia richiesta alla fine del periodo T –I w = tasso di incremento nel periodo T

15 Energia richiesta nel tempo –La curva che si ottiene si chiama curva tendenziale; i valori di W 0 e di i w si ottengono per estrapolazione da serie storiche dei consumi

16 Energia richiesta nel tempo –Analiticamente si può giungere allo stesso risultato partendo dallipotesi che lincremento medio di W nellunità di tempo sia costante e cioé –Ed avendo posto W = W 0 per T = 0

17 Energia richiesta nel tempo –Se si pone –E se i w è abbastanza piccolo –Si ottiene

18 Energia richiesta nel tempo –Partendo invece dallipotesi che lincremento medio di W nellunità di tempo diminuisca linearmente con lenergia W si ottiene la funzione logistica

19 Energia richiesta nel tempo –Semplificando e ponendo –che integrata –dove

20 Energia richiesta nel tempo –La curva che si ottiene si chiama curva logistica; le costanti k e C si ottengono rispettivamente per T uguale a 0 e tendente a

21 Previsione del carico –Esiste un legame molto stretto che intercorre tra lo sviluppo del consumo di energia elettrica e lo sviluppo delleconomia; assumendo in particolare come indice economico il PIL dalle serie storiche dei valori si ottiene un legame del tipo –E possibile dimostrare che a (fattore di elasticità) assume la seguente forma

22 Previsione mediante intensità elettrica –Una diversa tecnica per la determinazione dello sviluppo della domanda si basa sulla definizione funzionale del comportamente delle diverse componenti del carico. –In particolare la previsione deve essere effettuata per settori, ed in particolare: –Domestico –Industria e agricoltura

23 Previsione mediante intensità elettrica –Per il settore domestico la stima dovrà considerare: –Piani regolatori –Numero di abitazioni occupate –Numero di persone per abitazione –Numero, tipologia e consumo degli apparecchi elettrodomestici –Diffusione e relativa evoluzione dei diversi apparecchi elettrodomestici –Tipo di illuminazione e relativo consumo medio per abitazione occupata

24 Previsione mediante intensità elettrica –Per il settore dellagricoltura e industria viene definita, per ciascuno dei setto-settori coinvolti (agricoltura; industria: metallurgica, chimica, cartaria, meccanica, alimentare, tessile, ecc.) lintensità elettrica intesa come rapporto tra la quantità di energia elettrica consumata ed il relativo valore aggiunto (naturalmente per ciascun sotto-settore). –Dallanalisi delle serie storiche si può osservare che, a parte alcune eccezioni, lintensità elettrica si mantiene relativamente costante nel tempo; ciò permette quindi di effettuare una previsione della domanda partendo dalla stima di un parametro economico.

25 Modello settimanale e modello mensile –Le tecniche di previsione della domanda prima descritte danno indicazioni sulla evoluzione della domanda su tempi lunghi; è necessario quindi definire opportuni modelli anche per tempi più brevi. –Poiché le attività umane hanno ciclicità note ed in particolare una ciclicità giornaliera ed una stagionale, verranno definiti i seguenti modelli: –Modello del carico settimanale –Modello del carico mensile

26 Modello settimanale –Il modello settimanale del carico si basa sulla osservazione della sostanziale costanza del rapporto tra lenergia richiesta in ciascun giorno della settimana ed un giorno di riferimento della settimana stessa, generalmente il mercoledì, indipendentemente dalla stagione.

27 Modello settimanale –Attribuendo ai diversi giorni della settimana il relativo peso è possibile calcolare il numero di giorni lavorativi equivalenti n l,j di ciascun mese ed il numero medio mensile di giorni lavorativi equivalenti n l : –E poi possibile calcolare il consumo mensile per giorno lavorativo equivalente W l,j

28 Modello settimanale –Moltiplicando W l,j per n l si ottiene il consumo mensile decalendarizzato –Coefficiente di decalendarizzazione è il rapporto

29 Modello mensile –Il modello mensile del carico si basa sulla osservazione della sostanziale costanza negli anni del rapporto tra il consumo mensile per giorno lavorativo equivalente W l,j e la rispettiva media mobile in ciascun mese dellanno: fattori di stagionalità S j.

30 Modello mensile –Consumo mensile per giorno lavorativo equivalente W l,j e media mobile associata in ciascun mese dellanno.

31 Modello mensile –Dividendo il consumo mensile decalendarizzato W m,j per S j si ottiene il consumo mensile decalendarizzato e destagionalizzato –Da cui si possono stimare trend e componenti cicliche

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33 Carico: andamento giornaliero -La richiesta di potenza nel giorno è del tipo (18/06/02: Italia-Corea)

34 Diagrammi orari 3° mercoledì

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38 Carico: andamento stagionale -La richiesta di potenza durante lanno è del tipo (2001):

39 Parametri del carico –P M = valore massimo di potenza –Valore medio della potenza –Fattore di carico f c –Ore di utilizzazione h u

40 Parametri del carico –Se si assumono come grandezze base la P M e il periodo T si ottiene che il valore base dellenergia W è W b = P M T; si ottengono quindi le seguenti relazioni in p.u.

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42 Struttura di un sistema elettrico per lenergia Caratteristiche peculiari: -grande estensione; -stretta integrazione; -impossibilità di accumulo di energia elettrica in forma diretta. Conseguenze (valide a livello europeo): -elevato coordinamento tra produzione e carico; -necessità di una gestione coordinata.

43 Specifiche di base -Sistema trifase -Tensione costante (valore efficace) -Frequenza costante (rete sincrona a 50 Hz) ed uguale in tutta lEuropa Occidentale

44 Caratteristiche particolari -Distanza tra centri di produzione e centri di carico, -Necessità di trasportare potenza attiva. -Necessità di trasportare potenza reattiva (1). -Impossibilità di trasferire potenza lungo un percorso assegnato. Vettore di Poynting

45 Funzioni di un sistema elettrico -Produzione -Trasmissione -Distribuzione

46 Trasmissione e subtrasmissione - Caratteristiche delle reti di trasmissione : -Tensione 380 e 220 kV -Stazioni di trasformazione / kV -Struttura magliata -Raggio dazione inter-regionale o regionale - Caratteristiche delle reti di subtrasmissione : -Tensione 132 e 150 kV -Stazioni di trasformazione / kV -Struttura magliata -Raggio dazione provinciale (1 MW/km 2 ) o comunale (10 MW/km 2 )

47 Distribuzione - Caratteristiche delle reti di distribuzione in MT : -Tensione 10, 15 e 20 kV -Stazioni di trasformazione AT/MT / kV -Struttura radiale -Raggio dazione da 1 a 30 km - Caratteristiche delle reti di distribuzione in BT : -Tensione 380 V -Cabine di trasformazione MT/BT /0.380 kV -Struttura radiale -Raggio dazione da 0.1 a 1 km

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