Smart grids: esperienze fatte e nuovi indirizzi

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BUSINESS UNIT
ENERGY AUTOMATION
& SMART GRIDS
SMART GRIDS: ESPERIENZE FATTE E NUOVI INDIRIZZI
AEIT C/O UNI TRENTO MESIANO, 27 NOVEMBRE 2015
OUTLINE
 Chi
è SELTA
 Cos’è
una Smart Grid
 SELTA e le
esperienze «Smart»
 Selettività e
 Cenni
schema “Output Based” del nuovo periodo regolatorio
su NC-EB & SmartNET
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Proprietary and Confidential
Energy Automation & Smart Grid
November 26, 2015
2
CHI È SELTA
GRUPPO SELTA: FACTS & FIGURES
SELTA
GROUP
Founded in late 1972
57 M€ turnover 2014
330 employees
10% reinvested in R&D
SELTA OOO
SELTA S.p.A.
100%
100%
EUNICSLAB
S.r.l.
Microphon
S.r.l.
60%
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SELTA S.A.
90%
20%
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4
SELTA S.P.A. HQ E SEDI ITALIANE
Cadeo (Piacenza)
Tortoreto (Teramo)
Roma
Headquarters,
BU Energy
Automation &
Trasport
BU Enterprise
Communications &
Networks,
production plant
BU Defence &
Cyber Security
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5
PRESENZA INTERNAZIONALE
SELTA S.A.
Sede Operativa a
Mostolés, Madrid
SELTA OOO
Sede Operativa a
Mosca
EXTRA EU
Africa, America Latina, Medio e Lontano Oriente. In queste aree SELTA opera
attraverso una rete consolidata di partner commerciali selezionati
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6
ENERGY AUTOMATION & SMART GRID

Sistemi mission-critical per
l’automazione e il controllo delle
reti dell’energia e dei trasporti

Soluzioni Smart Grid per la
gestione ottimizzata delle reti
elettriche AT/MT, degli impianti
di generazione e dei sistemi di
protezione della rete elettrica.

Telecomunicazioni speciali per le
reti elettriche dell’energia e dei
trasporti
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7
COSA FACCIAMO E A CHI CI RIVOLGIAMO

SOLUZIONI

AUTOMAZIONE E CONTROLLO: Sistemi digitali di Automazione
di Stazione elettrica, Scada, RTU, protezioni
 SMART GRID: Distribution Automation, Power Plant
Controller, gestione della generazione distribuita, regolazione
di tensione e di reattivo, ricerca ed isolamento tronco guasto
 TELECOMUNICAZIONI SPECIALI: multiplex SDH/PDH,
switch/router IP, sistemi di trasmissione a onde convogliate
per alta e media tensione, bobine di sbarramento, dispositivi
di accoppiamento, teleprotezioni

TARGET

Reti di produzione, trasporto e distribuzione energia elettrica
 Reti acqua, oil & gas
 Reti ferroviarie e metropolitane
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COS’È UNA SMART GRID
SMART GRID: COERENZA DI VISIONE… CON LE DOVUTE ECCEZIONI
“A smart grid is a system which includes a variety of
operational and energy measures including smart meters,
smart appliances, renewable energy resources, and energy
efficiency resources” (Wikipedia ENG)
“Nell'ingegneria elettrica e delle telecomunicazioni una
smart grid è l'insieme di una rete di informazione e di una
rete di distribuzione elettrica che consente la gestione della
rete elettrica in maniera "intelligente" sotto vari aspetti o
funzionalità ovvero in maniera efficiente per la distribuzione
di energia elettrica e per un uso più razionale dell'energia”
(Wikipedia ITA)
“It is an electricity network that can intelligently integrate
the actions of all users connected to it – generators,
consumers and those that do both – in order to efficiently
deliver sustainable, economic and secure electricity
supplies” (EU Commission Task Force for SG)
“A Smart Grid uses digital technology to improve
reliability, security, and efficiency (both economic and
energy) of the electric system from large generation,
through the delivery systems to electricity consumers and a
growing number of distributed-generation and storage
resources” (US DoE System Report)
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EU VS U.S. SIMILITUDINI
EU (Services)
US (Characteristics)
Enabling the network to integrate users
with new requirements
Accommodate all generation and storage
options
Enabling and encouraging stronger and
more direct involvement of consumers in
their energy usage and management
Enable active participation by customers
Improving market functioning and
customer service
Enable new products, services, and markets
Enhancing efficiency in day-to-day grid
operation
Enabling better planning of future
network investment
Ensuring network security, system
control and quality of supply
Optimize asset utilization and operate
efficiently
Operate resiliently to disturbances, attacks
and natural disasters
Provide the power quality for the range of
needs
Source: EU-US ENERGY COUNCIL Technology Working Group
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EU VS U.S. DIFFERENZE
Source: EU-US ENERGY
COUNCIL Technology
Working Group
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NIST SMART GRID CONCEPTUAL MODEL…
Added to original NIST model
Source: JRC & DoE joint report
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… VS EU: PRAGMATISMO VS TEORIA
Source: SG-CG Document for the M/490 Mandate
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CHI SI FA LE DOMANDE GIUSTE?

Sembra filosofia, ma è una questione di approccio…
 EU

How much are we progressing toward a Smart Grid?
 How do we measure the level of smartness?


KPI Analysis
U.S.

Which smart grid solutions have a viable business case?
 For whom?


Cost & benefit analysis
Metrics & benefits analysis
The U.S. Federal Energy Regulatory Commission
(www.ferc.gov) defines DR as “changes in
electric use by demand-side resources from
their normal consumption patterns in response
to changes in the price of electricity, or to
incentive payments designed to induce lower
electricity use at times of high wholesale
market prices or when system reliability is
jeopardized.”
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IMPORTANZA DELLA DSM (ANCHE IN BT)
“Active participation of consumers in the electricity market has a two-fold
objective. Firstly, the aim is to improve energy efficiency by encouraging /
incentivising customers to change their consumption habits and use patterns;
secondly, the aim is to reduce the cost of electricity supply through more
efficient use / optimisation of existing generation capacity, thereby decreasing
the need for new capacity or power quality equipment” (DNV-GL “A vision for EU”)
Source: Kema DNV-GL
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SELTA E LE ESPERIENZE SMART
COM’È COINVOLTA SELTA NEL MONDO “SMART”?

FP7 – Progetto Grid4EU finanziato dalla Comunità Europea tramite il 7°
Programma Quadro per la Ricerca, coordinato da ErDF con la supervisione tecnica
affidata a Enel Distribuzione
 POI-P3 e NER300 – Vari progetti di efficientamento e rinnovo della rete di
distribuzione di ENEL secondo paradigmi e tecnologie «proprietarie»
 AEEGSI 39/10 – Progetti pilota promossi dall’Autorità e ammessi all’incentivazione
per lo studio e lo sviluppo delle nuove reti MT attive

A.S.SE.M San Severino Marche
 DEVAL Valle D’Aosta
 A2A Brescia

MIUR – Progetto «RoMa: Resilience enhancement of a Metropolitan Area» in
risposta alla call del ministero “Smart Cities and Communities”, capofila ACEA,
partecipanti ENEA, Telecom Italia, Selex ES, Reply, Digicom…
 SGI – Iniziativa promossa da RSE con la partecipazione di Telecom Italia, Enel
Distribuzione, AssoLombardia e diversi attori in ambito ICT e Energia
 ANIE Smart Grid – Gruppo di lavoro per redazione di Position Paper e White Paper
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ROMA: CITTADINO, TERRITORIO E INFRASTRUTTURE IN SICUREZZA
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21
GRID4EU: UN PROGETTO, SEI DIMOSTRATORI
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22
GRID4EU: LA DEMO 4 ITALIANA
Demonstrator in the Forli-Cesena area (Emilia Romagna region), focused on
implementing an advanced control system to increase the hosting capacity and
maximize the integration of renewable energy sources and distributed generation in
the MV network
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IL CONCETTO DI “SOTTOSTAZIONE ESTESA”
HV
RTU
TRAFO RELAY
IEC 61850
IEC 61850
CP
SWITCH
MV busbar
DISTRIBUTION
MANAGEMENT
SYSTEM
FEEDER RELAY
3G, LTE, HV-PLC, f.o.
(wire)
DLC
SWITCH
CS
GD
SWITCH
(wire)
IEC 104 - 61850
DLC
RTU
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GATEWAY
INTERFACE
PROTECTION
REGULATOR
PLC
IEC 61850
CB
GENERAL
PROTECTION
MODBUS
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PROGETTI 39/10 E SPERIMENTAZIONE INPUT BASED

Applicazione di una regolazione Input Based non essendo ancora possibile la
definizione di una metrica per una regolazione Output Based

Definizione degli obiettivi macro (gli «input»)







Definizione dello scenario di applicazione


Incremento della Hosting Capacity per la GD
Monitoraggio e controllo della rete (DA, FLISR, ADMS)
Integrazione e coinvolgimento dei prosumer (DR, DSM)
Evitare funzionamento in «isola»
Riconfigurazione automatica della rete
Dispacciamento a livello di distribuzione (revisione mercato)  tbd (cfr. DCO 354/13)
Individuazione delle CP in cui GD pone problemi (inversione di flusso per tempo significativo)
Definizione dei KPI su cui andare a mappare CBA e SRA e definire le metriche




QoS (SAIFI, SAIDI)
Efficienza energetica (riduzione delle perdite)
Rinvio degli investimenti infrastrutturali (risparmi in CapEx)
Efficientamento dei costi di O&M (risparmi in OpEx)
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SISTEMA SCADA DI CABINA PRIMARIA
BCU
I/O
Rifasamento
I/O
Congiuntore
I/O
Altri pannelli
HMI workstation
Control Room
SCADA-DMS
RAT
LAN
IEC 61850
VSC
SNTP
Pannelli protezione DV 9xx – cablati vs BCU
SPL 1
Linea
Cannuciaro
SPL n
SPS
Linea
…………
Trafo Relé
HV/MV
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DV
910
DV
913
DV
907
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27
DMS EVOLUTO
Misure
Stato INT
Set-point
regolazione
Configuratore
Off-line
Configurazione dati rete MT
Dati real-time rete MT
Front End IEC 61850
SCADA DMS
eXPert
DB Real-Time
DB Oracle
Distacco carichi
Gestione guasto e
restart del sistema
Bilanciamento carico
tramite riconfigurazione
energizzazione
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Algoritmo di
regolazione e
topologia
Calcolo Load Flow
State Estimation
Regolazione Volt/VAR
Regolazione
cos(ϕ)
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28
SMART GRID ITALIA

Obiettivi

Fare rete di impresa tra stakeholder italiani
 Esportare un paradigma Smart Grid «made in Italy»

Metodologia

Use Case come modello per standardizzazione e interoperabilità
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29
QUALI STRUMENTI? LO SGAM, OVVIO…
Source: Smart Grid Coordination Group
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30
ESEMPIO DI ANALISI EX-ANTE CON SGAM
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31
NUOVI INDIRIZZI E INCENTIVI “OUTPUT BASED”
DOCUMENTO PER LA CONSULTAZIONE 255/15
Evoluzione Smart Grid  Smart Distribution System individua il vero gradiente di
innovazione nel sistema = rete + utenti abilitati
 Introduzione incentivi di tipo output-based attraverso identificazione metriche:


Affidabilità: indicatori indipendenti da variabili non controllabili dal soggetto
incentivato/penalizzato
 Oggettività: misurabilità degli indicatori
 Semplicità: relazione immediata tra indicatori e benefici legati all’investimento
 Controllabilità: indicatori facilmente riscontrabili con controlli non eccessivamente
costosi per i soggetti o per l’Autorità
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33
FUNZIONALITÀ INCENTIVABILI

Caratteristiche logica incentivazione:

Non sovrapposizione con altre regolazioni incentivanti
 Valorizzazione output basata su analisi costi/benefici

Avvio investimenti per attivazione funzionalità che non richiedono ancora
comunicazione con gli utenti
Funzioni Smart Grid
Interazioni con altre regolazioni
Priorità intervento
1. Osservabilità flussi di
potenza
•
•
Procedura RIGEDI
Art. 6 Allegato A70
Possibile regolazione output-based
2. Regolazione tensione a
livello MT
•
•
Regolazione perdite e energia reattiva
Regole tecniche di connessione
Possibile regolazione output-based
3. Regolazione potenza attiva
utenti della rete
•
•
Dispacciamento
Da approfondire
Da posporre alla definizione di regole
di dispacciamento
4. Telescatto per prevenzione
isola indesiderata
Funzioni di sblocco voltmetrico introdotte
con l’Allegato A.70
Non prioritario per presenza soluzione
alternativa già implementata
5. Esercizio avanzato rete MT
•
Già catturato da incentivi per QoS, con
possibili integrazioni per aree urbane
•
Regolazione incentivante della qualità
del servizio
Da approfondire
•
•
Dispacciamento
Qualità della tensione
Possibili interventi basati su priorità
locali – da valutare caso per caso
6. Impiego sistemi accumulo
per servizi di rete
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34
PROPOSTE DI REGOLAZIONI OUTPUT-BASED
1. Osservabilità
(scambio dati TSO-DSO)
2. Regolazione di tensione
su reti MT
Benefici
Meno riserva grazie alle migliori
previsioni; meno azioni di emergenza
grazie alla miglior conoscenza delle
condizioni del Sistema
Più alta capacità di
connessione della rete:
differimento degli sviluppi
grazie ad un miglior utilizzo
della rete
Indicatori
(Output)
MW di GD «osservata» sotto cabina
primaria «smart»
MW di Trasformazione
AT/MT in cabina primaria
«smart»
Priorità
Aree alta penetrazione FER (Tempo
inversione flusso > 5%)
Aree ad alta domanda di
connessione RES (TICA)
Rapporto
Beneficio/Costo
Prossimi passi
3.3
Protocollo di scambio dati tra TSO e
DSO
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2.5
Requisiti di smartizzazione
delle cabine primarie
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35
ULTERIORI SPERIMENTAZIONI

Progetti pilota BT

a. integrare le fonti rinnovabili connesse a livello di bassa tensione
 b. offrire soluzioni di demand response e di controllo dei carichi
 c. realizzare soluzioni avanzate di telecontrollo della rete BT

Progetti pilota Isole non interconnesse

a. integrazione di impianti di generazione alimentati a fonti rinnovabili (programmabili e
non programmabili)
 b. sviluppo di programmi di gestione integrata dei maggiori carichi
 c. installazione e gestione ottimizzata sistemi e apparati per garantire la flessibilità

Progetti pilota Dispacciamento locale su reti smart

Smart Distribution System dimostrativo per testare le nuove regole di gestione locale,
da parte dell’impresa distributrice, di servizi di regolazione di tensione e di potenza o di
soccorso da parte di utenti attivi posizionati nelle reti MT attive già smart
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36
ORIENTAMENTO UE & PROGETTO SMARTNET
ENTSO-E: STUDIO PER ACER
“To facilitate the participation of DSR, a change in the organisation of electricity
markets is needed. There is less market liquidity and less competition without DSR
participation, resulting in less effective electricity markets and increased costs for
society […]
Barriers should be challenged and reviewed so that new and smaller players can
participate in the markets […]
consumers must be able to participate in markets, potentially through a thirdparty, typically suppliers or aggregators. However, those third-parties need to
interact smoothly with other market parties performing a specific role”
ENTSO-E Recommendations
 Allow markets to deliver appropriate price signals and incentives to develop DSR in the
system
 All existing electricity markets should be open to DSR on a non-discriminatory basis
from day-ahead to balancing, including ancillary services, in order to create a level
playing field between generation and DSR.
TSOs must take the responsibility to make this happen
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November 26, 2015
39
NETWORK CODE: FOCUS SU TSO  DSO

TSOs and DSOs need to provide consumers access to participate in all markets. All
resources (generation, storage and demand) connected to transmission or
distribution grids should be able to participate in energy markets and offer services
to the system – especially flexibility services. This will require appropriate market
frameworks supported by TSOs and DSOs.
 TSOs and DSOs should collaborate in determining requirements around
observability and active power management of distributed generation and DSR due
to the increasing impact of distributed resources on the overall operation and
planning of the system.
 Due to the mutual impact of active power management actions, TSOs and DSOs
need clear roles and responsibilities in this area – this will provide consistency for
markets.
 Integrated planning approaches that recognise the increasing interdependence of
the transmission and distribution networks and the growing potential of
‘prosumers’ to provide system services.
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November 26, 2015
40
OBIETTIVI DEL PROGETTO SMARTNET

Smart Net responds to call LCE-06-2015.
 It is a Research and Innovation Action (RIA) addressing the following call priority
elements:

Interaction between the TSO and DSO
 Advanced architectures and tools for pan-European markets for ancillary services and
balancing
 Integration of advanced power electronics technologies into subsystems that enhance
available network capacity and flexibility.
 Joint modelling and simulation of power systems and the underlying ICT infrastructure

Consortium developed in the framework of the EERA Joint Program Smart Grids
 Project duration 3 years
 Funding: around 12M€
The European Energy Research Alliance
(EERA) is an alliance of European public
research centres and universities. It is one of
the cornerstones of the European Strategic
Energy Technology Plan (SET-Plan)
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November 26, 2015
41
IL “CONSORZIO” SMARTNET
•
Markets SW developer (NSIDE)
•
Aggregator/trader (Danske
Commodities)
EERA partners (core):
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
RSE (coordinator)
AIT
DTU Compute
SINTEF
TECNALIA
University of
Strathclyde
VITO
VTT
NOVASOL
Florence School of
Regulation
National cases (TSO-DSO-ICT)
- Italian case (TERNA, SELNET,
SIEMENS, SELTA)
- Danish case (Energinet.dk,
NYFORS, Eurisco, DC)
- Spanish case (Endesa, Tecnalia,
DC, Vodafone)
Responsible for
dissemination and
stakeholders contact (FSR)
©2015 Selta S.p.A.
+
Endorsement letters (EC JRC,
Eurelectric, EDSO, ENTSO-E, EPRI,
NSGC, EWEA, RED Electrica,
Iberdrola, Alstom Grid)
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42
PERIMETRO DEL PROGETTO SMARTNET
Regulatory Framework
ICT
Cross-border exchange of
balancing services
National ancillary services
market
ICT
National transmission
dispatch check (TSO)
Bids
G
Bids
ICT
Local DSO optimization of
the dispatching
G
L
Aggregators
Offer of ancillary services
from resources in distribution
(distributed generation, DSM,
VPP)
©2015 Selta S.p.A.
November 26, 2015
43
SMARTNET: IL PILOTA ITALIANO
SELNET
TERNA
S/E subtrasm.
132/150 KV
Cabina
Primaria
DG
ICT provider: Selta & Siemens
Sistema di S/E AT
• V/VAR locale, P/f, bilanciam.
Sistemi di CP
• VPP per aggregazione (per
fonte) ed “equivalentazione”
con algoritmi previsionali
Sistemi di GD
• Power Plant Controller
conforme a CEI 016 All. T e O
©2015 Selta S.p.A.
Link elettrico
ICT
November 26, 2015
51
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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November 26, 2015
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Smart grids: esperienze fatte e nuovi indirizzi

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