ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA Presentazione del corso A.A Produzione dell’energia elettrica L

2 Obiettivi del corso Il corso riguarda la produzione di energia elettrica dalle diverse fonti primarie di energia e si propone di fornire le conoscenze di base riguardanti: - la gestione ed il controllo della produzione di energia elettrica e della rete di trasmissione, tenendo in considerazione gli effetti delle recenti riorganizzazioni del mercato dell’energia elettrica; - l’integrazione degli impianti di produzione nei sistemi elettrici industriali e nelle reti di distribuzione pubblica di media e bassa tensione, con particolare riguardo alla produzione da fonti rinnovabili.

3 Programma Gli argomenti del programma sono: 1. Mercato dell’energia elettrica e programmazione della produzione di energia elettrica 2. Vincoli sulla produzione dovuti alle caratteristiche della rete di trasmissione e sicurezza del sistema elettrico contro i rischi di blackout 3. Regolazione dell’equilibrio fra produzione e carico, con scambi fra reti interconnesse. 4. Integrazione nel sistema elettrico di impianti di generazione da fonti rinnovabili

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA Mercato dell’energia elettrica e programmazione della produzione di energia elettrica

5 Richiami sugli impianti ed i sistemi elettrici Parte 1

6 Pianificazione, programmazione e controllo di un sistema di energia Obiettivo: - equilibrio fra carico e generazione - al minimo costo - con sufficiente sicurezza (qualità) del servizio - con basso deterioramento dell’ambiente Programmazione previsionale Orizzonte annuale Orizzonte settimanale o giornaliero Orizzonte temporale inferiore al giorno Parte 1

7 Il mercato elettrico Parte 1

8 Problemi d’ottimizzazione caratteristici della programmazione della produzione di energia elettrica -il dispacciamento economico del carico fra le centrali termoelettriche in parallelo, -la scelta della configurazione dell’insieme di centrali da mettere in servizio (unit commitment), -la scelta del programma di generazione idroelettrica (coordinamento idrotermico). Parte 1

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA Vincoli sulla produzione dovuti alle caratteristiche della rete di trasmissione e sicurezza “statica” del sistema elettrico

10 Richiami sui circuiti equivalenti dei generatori, trasformatori e linee. Limiti di generazione e trasmissione. Parte 2

11 Dalla rete fisica alla matrice delle ammettenze e calcoli di load flow Parte 2 Load flow limitati Analisi della sicurezza sicuro normale; vulnerabile di emergenza di ripristino

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA Regolazione dell’equilibrio fra produzione e carico, con scambi fra reti interconnesse

13 Parte 3 Regolazione della frequenza Le variazioni della frequenza di rete indicano la mancanza di equilibrio fra la potenza prodotta dagli impianti e le richieste dei carichi. regolazione primaria

14 Parte 3 Regolazione secondaria frequenza potenza La regolazione secondaria frequenza- potenza, ha tre obiettivi: 1 mantenere la frequenza del sistema al valore di riferimento (50 Hz); 2 mantenere al valore di riferimento i flussi di potenza attraverso le linee di interconnessione; 3 mantenere il livello di potenza di ogni centrale prossimo a quello corrispondente al minor costo di produzione.

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA Integrazione nel sistema elettrico di impianti di generazione da fonti rinnovabili

16 Parte 4

17 Parte 4 Produzione da fonte eolica

18 Parte 4 Impianti fotovoltaici

19 Esercitazioni Esercitazioni al calcolatore (ambiente Matlab/Simulink): 1 Dispacciamento economico del carico fra centrali 2 Ripartizione dei flussi di potenza nella rete di trasmissione 3 Regolatore di velocità di un gruppo di produzione

20 Materiale didattico imp_sis Sito del Laboratorio di ingegneria dei sistemi elettrici di potenza

Riferimenti parti 1, 2, 3: AJ Wood, B Wollemberg, “Power generation, operation and control”, John Wiley & Sons, 1996 parte 4: JR Patel, “Wind and solar power systems”, CRC Press, 1999 (disponibile anche in

22 Esame Orale Tre domande:  una consistente nella risoluzione di un esercizio numerico o nella discussione dei risultati di una esercitazione  le altre due sugli argomenti teorici del corso

23 Tesi di laurea Argomenti di tesi: - Mercato elettrico – procedure di ottimizzazione per la partecipazione (offerte ottimali di vendita, determinazione di un programma attuabile sulla base dei risultati, ruolo delle offerte di domanda) Collaborazioni: GRTN, DEIS-Unibo, Univ. Pisa, Univ. Genova - Regolazione della frequenza (analisi delle variazioni reali in rete, modelli dinamici di impianti) Collaborazioni: GRTN, Univ. Liegi - Generazione distribuita – connessione alla rete (previsione della domanda a breve termine, coordinamento dei flussi di potenza in rete) Collaborazioni: CESI, Univ. Genova

ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA’ DI BOLOGNA Produzione dell’energia elettrica L Alberto Borghetti