Algoritmi di ottimizzazione per la gestione energetica e la fornitura di flessibilità di microreti e comunità energetiche

Abstract

La crescente penetrazione delle risorse energetiche rinnovabili, la liberalizzazione dei mercati dell’energia, la diffusione di clienti attivi, il miglioramento delle tecnologie ICT (Information and Communication Technology), la sempre maggiore diffusione delle politiche green per favorire lo sviluppo sostenibile a basse emissioni, rappresentano i principali motori dell'evoluzione del sistema elettrico. La diffusione delle risorse energetiche rinnovabili negli ultimi anni ha cambiato fondamentalmente il design, la pianificazione e il funzionamento dei sistemi elettrici. In termini più generali, l'integrazione su larga scala di fonti rinnovabili, specialmente in configurazioni distribuite come risorse energetiche distribuite, e la domanda attiva di carico, hanno introdotto nel sistema elettrico un elevato livello di incertezza, dovuto al loro comportamento stocastico e imprevedibile. Per questo motivo, la gestione dell'incertezza rappresenta un passo fondamentale per un'operatività efficiente ed economica dei sistemi elettrici. Strategie specifiche per la gestione delle incertezze sono cruciali per massimizzare la penetrazione delle fonti rinnovabili al fine di ridurre i costi di generazione e le emissioni. Nel sistema di distribuzione, i flussi di potenza bidirezionali stanno diventando molto comuni insieme a violazioni di tensione e picchi imprevisti di produzione e consumo, mentre a livello di trasmissione questi fenomeni possono causare problemi di stabilità/sicurezza e anche perdite economiche. In questo contesto, le microreti emergono come risposte efficienti e flessibili per la gestione delle risorse disponibili (ed eventualmente distribuite), coordinando impianti convenzionali con la generazione da fonti rinnovabili e sistemi di accumulo.

The increasing penetration of renewable energy resources, the liberalisation of the energy markets, the spread of active customers, the improvement of ICT (Information and Communication Technology) technologies, and the growing popularity of green policies to promote sustainable low-emission development are the main drivers of the evolution of the electricity system. The spread of renewable energy resources in recent years has fundamentally changed the design, planning and operation of electricity systems. In more general terms, the large-scale integration of renewable energy sources, especially in distributed configurations such as distributed energy resources, and active load demand have introduced a high level of uncertainty into the electricity system due to their stochastic and unpredictable behaviour. For this reason, uncertainty management is a fundamental step for efficient and economical operation of electrical systems. Specific uncertainty management strategies are crucial to maximise the penetration of renewables in order to reduce generation costs and emissions. In the distribution system, two-way power flows are becoming very common along with voltage violations and unexpected peaks in generation and consumption, while at the transmission level these phenomena can cause stability/security problems and even economic losses. In this context, microgrids emerge as efficient and flexible answers for the management of available (and possibly distributed) resources, coordinating conventional plants with renewable generation and storage systems.