Implementazione di funzioni aggiuntive per la rappresentazione e la gestione ottimizzata di risorse energetiche distribuite in un distretto energetico. Simulazione di scenari in ambiente integrato

Il presente Rapporto descrive le attività svolte dal personale del DEIM dell’Università degli Studi Palermo nell’ambito della prima fase delle attività di ricerca dal titolo: “Implementazione di funzioni aggiuntive per la rappresentazione e la gestione ottimizzata di risorse energetiche distribuite in un distretto energetico. Simulazione di scenari in ambiente integrato”, oggetto dell’Accordo di Collaborazione tra ENEA e DEIM sottoscritto in data 25 marzo 2013. Scopo del presente accordo di collaborazione è la definizione di funzioni aggiuntive per i vari componenti del distretto energetico già descritti e modellati in un apposito software nella scorsa annualità. Le simulazioni sono state svolte su una piattaforma integrata che combina le caratteristiche termiche ed elettriche di carichi e generatori con le relative reti di distribuzione. E’ stata definita la interfaccia in Java costituita da due layer, elettrico e termico, e sono state implementate alcune funzionalità che rappresentano la gestione ottimizzata di alcune risorse energetiche del distretto secondo logiche di tipo tecnico ed economico in uno scenario di mercato liberalizzato. Poiché è stato necessario combinare la modellazione di componenti e sistemi elettrici all’interno di quanto sviluppato nella stessa annualità presso i laboratori ENEA, in fase di avvio delle attività di ricerca, si è convenuto che queste si sarebbero svolte in forte sinergia utilizzando lo strumento della videoconferenza via web, ma anche più incontri fra i partecipanti alle attività di ricerca. In questa attività, si sono utilizzati i risultati del lavoro degli scorsi anni sempre svolti in collaborazione con ENEA omogeneizzando i linguaggi di programmazione al fine di rendere la piattaforma di simulazione davvero un unico strumento. L’interfaccia è stata resa facilmente accessibile, consentendo la agevole modifica sia dei parametri elettrici che termici dei componenti del distretto energetico. La piattaforma è quindi un simulatore non solo di componenti ma anche delle loro logiche di gestione (scheduling). Ciascuno dei componenti del distretto energetico è un oggetto con proprietà e funzioni che ne caratterizzano il comportamento in relazione a scenari e obiettivi stabiliti per l’oggetto considerato. L’oggetto dell’accordo di collaborazione è quindi stato sviluppato in due fasi. Nella prima fase, che costituisce l’argomento del presente rapporto, si è fatta una descrizione delle dette funzionalità, individuando adeguate strategie di risoluzione dei problemi di scheduling che vengono affidate all’Energy Management System, EMS. Dopo aver fornito una descrizione della struttura gerarchica dei controllori per questi particolari sistemi elettrici a servizio di distretti energetici, ci si è soffermati sul livello così detto ‘terziario’ di gestione dell’energia a cui si riferiscono le dette logiche di gestione. Sono poi state descritte le strategie di gestione dei singoli componenti in modo autonomo o combinato, in relazione allo scenario esaminato. La seconda parte delle attività è invece dedicata alle diverse simulazioni che sono state svolte con la piattaforma realizzata. Si descrive la struttura definitiva della piattaforma integrata, la sua interfaccia verso l’esterno con i dati di input ed il flusso di dati all’interno della piattaforma. In questa fase dell’attività di ricerca, si sono svolte diverse simulazioni in alcuni scenari particolarmente significativi ed i risultati del modello vengono riportati e commentati in calce. Viene descritta anche l’interfaccia Java che consente una facile immissione dei dati caratteristici del sistema elettrico e termico. In appendice, è riportato il codice della semplice procedura di ottimizzazione utilizzata per la individuazione dello scheduling dei vari componenti del distretto. Futuri sviluppi del presente lavoro di ricerca prevedono: - la definizione di strategie di gestione dell’energia multilivello, che consentano, compatibilmente con i tempi del simulatore integrato messo a punto, il dispacciamento delle risorse energetiche in tempi diversi in relazione ai diversi tempi fisici di risposta di ciascuna risorsa; - la valutazione l’impatto degli errori previsionali sulla efficacia della strategia di dispacciamento del sistema di accumulo e dei carichi controllabili messo a punto; - la implementazione delle logiche di controllo del sistema di accumulo sperimentale messo a disposizione da ENEA