di Simone Aibino, Antonio Fiore, Olivier Lamquet, Giorgio Perboni, Francesco Pretolani| CESI
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With the aim of reducing CO2 emissions and dependency from fossil fuels, in various countries the sharp increase of electrical RES as a result of policies of substantial subsidies is creating problems to an efficient and reliable operation of the electrical power system.
Both transmission and distribution systems have to face an increasingly variable production of intermittent RES with special reference to wind and photovoltaic; the problem is not however limited to T&D, but it calls for enhanced performances of the thermal fleet of a country which is required of a flexible operation (start-up time, ramps of power increase/decrease, reduced hours of operation) by far beyond technical, economic and environmental limits of the great majority of the present plants in service. Bottlenecks in transmission and distribution are further aggravating the problems.
It is quite clear how in this view energy storage systems could play a fundamental role in the evolution of smart grids (both super grids and sub transmission and distribution systems), but interventions on the flexibilization of thermal plants could be an economical solution or a parallel one and it is being investigated in Italy where the present 16 GW of PV plants and 7 GW of wind ones are changing the electrical market behavior.
This is true especially in the evenings and over weekends in the vacation periods, when the load is getting close to the potential non-programmable RES power generation. Considering the indispensable backup thermal hot power, necessary to warrant system stability and security, the possibility of operating thermal units at “very low technical minimum load” is becoming a key asset together with the capability to have adequate speed in the evening ramps. The enhanced flexibility of thermal units allows to avoid the need for sharp reduction of the NTC (Net Transfer Capacity) in import, with the consequent market fragmentation, and to better optimize the operation of the hydro plants, particularly for the run-of-river units avoiding waste of renewable energy.
According to the experience of CESI’s consultants and thanks to the specific tools developed for the analysis, CESI can play a significant and strategic role in support of the power plants owners willing to improve the flexibility of their plants. Analyzing the plant status, suggesting the possible improvements on the basis of cost/revenue evaluations, testing in advance the proposed solutions by means of simulators and acting as the technical link between the producers and the manufacturers are the main tasks that can be pursued to improve power plants flexibility.
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 L’obiettivo di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, e conseguentemente le emissioni di anidride carbonica, sta portando molti Paesi ad un forte aumento della produzione elettrica da fonti energetiche rinnovabili anche in virtù di politiche di sussidio economico a sostegno di queste ultime. L’entrata in servizio di questi nuovi impianti RES, la cui produzione è legata a fattori ambientali non sempre facilmente prevedibili, sta però cominciando a creare problemi per una gestione efficiente e affidabile del sistema di trasmissione elettrico.
I gestori dei sistemi di trasmissione e di distribuzione si trovano ad affrontare una sempre maggiore quantità di produzione intermittente da energia rinnovabile eolica e fotovoltaica, sollecitando per questo anche maggiori prestazioni ai gruppi termici tradizionali cui viene richiesto un “funzionamento più flessibile” (frequenti avviamenti, rampe di aumento o diminuzione di potenza, riduzione delle ore di funzionamento) di gran lunga al di là di limiti tecnici, economici e ambientali della maggioranza degli attuali impianti in servizio.
Colli di bottiglia nella trasmissione e distribuzione potrebbero poi intervenire come ulteriore aggravio della situazione.
Appare chiaro come in questa situazione i sistemi di stoccaggio dell’energia possano svolgere un ruolo importante per l’evoluzione delle reti elettriche intelligenti o smart grid (sia super-reti sia reti di trasmissione secondaria e sistemi di distribuzione).
Tuttavia interventi sulla flessibilizzazione degli impianti termici potrebbero essere una soluzione economica alternativa o da utilizzarsi congiuntamente in un sistema come quello italiano, dove la produzione da fonti rinnovabili, con il fotovoltaico che si attesta sui 16 GW e con l’eolico a 7 GW, sta cambiando il comportamento del mercato elettrico. Questo è vero soprattutto nel periodo serale (arresto della produzione fotovoltaica) e durante i fine settimana dei periodi di vacanza, quando il carico in rete si avvicina alla produzione di energia delle RES non programmabili.
In queste condizioni, per garantire la stabilità e la sicurezza del sistema elettrico, è indispensabile mantenere in servizio una certa quota di gruppi termici regolanti. La possibilità di operare queste unità termiche a carico di “minimo tecnico” molto basso sta diventando un asset chiave insieme con la possibilità di avere rampe di avviamento e di variazione di carico di velocità adeguata. [...]
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