Gruppo di ricerca SOLAR – Photovoltaic and wind power

Integrazione ottimale delle fonti rinnovabili nella rete elettrica

La regolazione della tensione in reti BT caratterizzate da una presenza rilevante di fonti rinnovabili distribuite

In questa filone di ricerca, si analizzano reti elettriche di bassa tensione trifase e squilibrate caratterizzate da un’elevata presenza di generazione fotovoltaica. Per ogni rete si calcolano i flussi di potenza (ad esempio, tramite il metodo Backward Forward Sweep (BFS)) venogno effettuate regolazioni di tensione tramite i seguenti dispositivi: On Load Tap Changer (OLTC), inverter fotovoltaici e Static Var Compensator (SVC). Questi ultimi due forniscono potenza reattiva induttiva o capacitiva per regolare la tensione nel nodo in cui sono collocati. Invece, l’OLTC, tramite un opportuno controllo (ad esempio, un controllo proporzionale integrativo), modifica la posizione del tap del trasformatore MT/BT per ottenere il target di tensione desiderato. Si tiene presente che tutti i dispositivi regolano la tensione in maniera indipendente per ogni fase.

Esempio di profilo di tensione in un nodo di una rete analizzata (con e senza la regolazione da parte dei convertitori fotovoltaici e di OLTC)

L’obiettivo è di valutare se l’utilizzo combinato dell’OLTC con altri dispositivi di regolazione, quali ad esempio gli inverter fotovoltaici, provoca un miglioramento dei risultati ottenuti, in termini di deviazione di tensione (VDEF)1, perdite totali della rete e numero di tap eseguiti. Tra i numerosi indicatori presi in considerazione, il più significativo è il VDEF che tiene conto della deviazione di tensione rispetto al valore di riferimento unitario (1 p.u). L’analisi di Pareto permette di determinare le soluzioni non dominate, appunto quelle appartenenti al fronte di Pareto. Inoltre, viene applicato il metodo TOPSIS per determinare la classifica delle migliori soluzioni della frontiera. Infine, si esegue un’analisi di sensitività per valutare come cambiano i risultati in funzione dei pesi attribuiti ad ogni funzione obiettivo.

Parole chiave — regolazione di tensione, rete di bassa tensione, sistema fotovoltaico, On Load Tap Changer, potenza reattiva, frontiera di Pareto, metodo TOPSIS, analisi di sensitività.

Riferimenti

  1. Ciocia A., Boicea V.A., Chicco G., Di Leo P., Mazza A., Pons E., Spertino F., Hadj-Said N.
    Voltage control in low-voltage grids using distributed photovoltaic converters and centralized devices (2019) IEEE Transactions on Industry Applications, 55 (1), art. no. 8456567, pp. 225 – 237. DOI: 10.1109/TIA.2018.2869104
  2. Spertino F., Ciocia A., Mazza A., Nobile M., Russo A., Chicco G. Voltage control in low voltage grids with independent operation of on-load tap changer and distributed photovoltaic inverters (2022) Electric Power Systems Research, 211, art. no. 108187 DOI: 10.1016/j.epsr.2022.108187
  3. Ciocia A., Chicco G., Spertino F. Benefits of on-load tap changers coordinated operation for voltage control in low voltage grids with high photovoltaic penetration (2020) SEST 2020 – 3rd International Conference on Smart Energy Systems and Technologies, art. no. 920323 DOI: 10.1109/SEST48500.2020.9203231

Vehicle to Grid, V2G