Control architectures and algorithms design for the aggregation of flexible loads for network services provisioning

Il sistema dell’energia elettrica europeo nelle ultime due decadi è stato ed è protagonista di una profonda trasformazione. La sempre più elevata presenza di Risorse Energetiche Distribuite (DERs) - sparse oramai ad ogni livello della rete elettrica - insieme alla repentina crescita e diffusione dell’elettromobilità richiedono una revisione che arriva fino alle fondamenta del sistema elettrico. La profonda trasformazione del sistema elettrico ha riscosso l’interesse dalla comunità della ricerca scientifica, dalle compagnie elettriche e dagli enti europei. L’inclusione di carichi flessibili, distribuiti, e associati a Fonti di Energia Rinnovabile (FERs) tra gli attori partecipanti alla fruizione dei servizi ancillari come mezzo per aggiungere flessibilità alla rete elettrica, instaura nuove opportunità e sfide scientifiche, di mercato e di gestione del sistema a livello europeo. La tesi discute quindi l’integrazione dei carichi flessibili nella partecipazione dei servizi energetici di rete. La tesi fornisce un’analisi incrementale che, partendo da esempi applicativi arriva alla progettazione di sistemi di controllo realistici. Nella prima parte della tesi vengono introdotte e caratterizzate le trasformazioni associate al sistema elettrico ed al mercato dell’energia elettrica, rimarcando la separazione tra Servizi Ancillari Globali e Locali. Sulla base di questa separazione, la tesi propone una sequenza di studi e lavori incrementali che hanno lo scopo di fornire gli strumenti, le considerazioni e le valutazioni necessarie per la progettazione e l’implementazione di un sistema di controllo sempre più sofisticato in grado di fornire servizi di rete tramite l’utilizzo di carichi flessibili, quali Veicoli Elettrici (PEVs) e Sistemi di Accumulo dell’Energia (ESSs). Nella prima parte della sezione 3 della tesi l’attenzione è focalizzata sui Servizi Ancillari Locali. Nella seconda parte della stessa sezione i risultati ottenuti a livello locale diventano oggetto di revisione ed estensione al fine di adattare l’impianto, costruito al livello di Servizi Locali, a scenari associati a Servizi Ancillari Globali. Tutti i lavori proposti sono accompagnati da simulazioni ed emulazioni integrate con infrastrutture ICT reali. I risultati delle simulazioni sono presentati e ampiamente discussi, per evidenziare l’efficacia delle soluzioni proposte ed aspetti che danno spunto per possibili sviluppi futuri.