Ampère Professional: sistemi di accumulo in AC e DC
Le Smart grid nascono con l’obiettivo di coordinare la richiesta di energia con la produzione delocalizzata, basata tipicamente sulle energie rinnovabili.
E’ noto che il sistema elettrico si basa sul costante equilibrio tra la domanda e l’offerta di energia. L’offerta insegue la domanda grazie alla sua capacità di regolarsi, e attualmente l’equilibrio è garantito dal fatto che l’offerta è maggiore della domanda.
Negli ultimi anni, i sistemi di accumulo hanno visto crescere il loro grado di importanza: possono infatti aumentare la capacità di equilibratura della rete elettrica e massimizzare la produzione elettrica delle fonti rinnovabili.
Per gestire in maniera armonica tale processo sono fondamentali le norme CEI 0-16 e CEI 0-21, per le quali i sistemi di accumulo che rispondono a determinate caratteristiche tecniche, diventano d’ufficio dei generatori, e come tali devono rispettare precisi requisiti per essere utilizzati in parallelo alla rete elettrica.
Conseguentemente, nelle situazioni previste, il sistema di accumulo, anche se connesso sul lato dc di un impianto di produzione, è da ritenersi sempre un generatore.
Ampère Professional fornisce ai progettisti gli strumenti per progettare reti elettriche con sistemi di accumulo, seguendo le prescrizioni normative.
Il software di calcolo di Electro Graphics può quindi realizzare lo studio dei molteplici ‘scenari’ di lavoro della rete elettrica, ove gli accumuli diventano i nuovi protagonisti delle moderne reti, in ottica green economy.
Sistemi di accumulo e norme di allaccio
Le norme CEI 0-16 e CEI 0-21 definiscono i sistemi di accumulo come insieme di dispositivi, apparecchiature e logiche di gestione e controllo, funzionali ad assorbire e rilasciare energia elettrica, previsti per funzionare in maniera continuativa in parallelo con la rete di distribuzione o in grado di comportare un’alterazione dei profili di scambio con la rete stessa (immissione e/o prelievo), anche se determinata da disconnessioni e riconnessioni volontarie di parte o tutto l’impianto.
Sulla base di quanto sopra detto, qualsiasi sistema di accumulo, anche se connesso sul lato DC di un impianto di produzione, è da ritenersi sempre un generatore.
Le norme definiscono quindi le curve di Capability dei sistemi di accumulo, che stabiliscono il loro campo di lavoro, introducendo le grandezze relative a Potenza inverter, Potenza di carica, Potenza di scarica e l’entità della potenza reattiva che il sistema può scambiare con la rete.
Sistemi di accumulo in AC e DC
Ampère Professional permette di inserire sistemi di accumulo, normalmente presenti in parallelo a generatori fotovoltaici o eolici con lo scopo tipico di compensare i periodi di mancata produzione di energia. Possono anche essere impiegati come normale riserva aumentando la sicurezza della rete potendo far fronte a vuoti di energia, similmente agli UPS.
Il modello elettrico utilizzato dal software è relativo ai sistemi di accumulo elettrochimici, aventi una capability data dalla combinazione della curva dell'inverter (circolare di potenza PNINV) con quella della batteria (definibile come un rettangolo di altezza compresa tra P CMAX e P SMAX e larghezza pari a -Qi +Qi dell'inverter).
I sistemi di accumulo sono gestiti in Ampère Professional tramite un’utenza di tipo terminale, con proprietà elettriche simili a quelle dei generatori sincroni se si è in erogazione di potenza, oppure di un normale carico se si è nella fase di assorbimento. Possono essere collegati sia in reti in alternata sia in corrente continua.
Con riferimento alle norme CEI 0-16 e CEI 0-21 (Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti delle imprese distributrici di energia elettrica), i sistemi di accumulo vengono rappresentati da un simbolo di convertitore statico con sotto un riquadro contenente la sigla EESS.
Come inserire un sistema di accumulo
1. Dalla finestra Magliatura, selezionare un’utenza alla quale collegare a valle il Sistema accumulo.
2. Eseguire il comando Modifica>Nuova>Sistema accumulo. Si apre la finestra di dialogo Modifica dell’utenza, impostata per un’utenza con tipologia fissa Sistema accumulo. Essa ingloba tutti gli elementi base di un’utenza terminale: la protezione principale a inizio linea, la conduttura e infine il sistema vero e proprio.
Nel riquadro Componenti elettriche utenza, vanno compilate le caratteristiche elettriche di potenza descritte precedentemente, che definiscono le capacità massime dell’inverter e del sistema di immagazzinamento dell’energia.
Dati di un Sistema di accumulo
Componenti elettriche
Potenza inverter P NINV [kVA]: indica la potenza nominale apparente massima del convertitore di interfaccia, che deve essere superiore alla potenza di carica e di scarica.
Potenza massima di carica P CMAX [kW]: indica la potenza attiva massima che il sistema di accumulo può assorbire costantemente durante la fase di carica.
Potenza massima di scarica P SMAX [kW]: indica la potenza attiva massima che il sistema di accumulo può erogare costantemente durante la fase di scarica.
Corrente massima [A]: corrente massima erogabile dall’inverter. Essa è funzione del punto di lavoro, definito dal fattore di potenza impostato quando il sistema lavora a potenza regolata.
Funzionamento in regolazione
Accedere alla finestra di dialogo Proprietà utenza tramite l’omologo bottone.
Oltre al riepilogo dei dati di potenza, sono presenti gli ulteriori dati per la gestione dei sistemi di accumulo.
Produzione energia regolata: attivando la casella di spunta si attiva il sistema perché operi in un punto determinato di lavoro, con i parametri descritti qui di seguito. Se la casella è disattivata, il sistema di accumulo viene impostato dal software sempre in modalità Carica e con fattore di potenza unitario. L’utenza in magliatura viene marcata con la dicitura REG per indicare che la regolazione è attiva.
Funzionamento in carica: con la casella attiva il sistema di accumulo è in fase di carica, assorbendo potenza attiva dalla rete. Con la casella disattivata, il sistema è in scarica alimentando la rete utilizzando l’energia immagazzinata.
Fattore di potenza in regolazione: con il fattore di potenza è possibile indicare quanta potenza reattiva deve gestire l’inverter. I sistemi di accumulo possono essere chiamati a assorbire o cedere potenza reattiva per migliorare la qualità della rete alla quale sono collegati.
Fattore di potenza in assorbimento/induttivo (verso generatore): questa casella comanda il verso della potenza reattiva, per dire se è induttiva quando il sistema è in generazione/scarica.
Segni positivi e negativi delle potenze attive e reattive assorbite dal sistema di accumulo al variare delle impostazioni di lavoro (V = attiva, F = disattiva).
Nella figura che segue il sistema è impostato in modalità scarica (opzione Funzionamento in carica non selezionata), con fattore di potenza in assorbimento di energia reattiva. Pertanto la potenza attiva risulterà negativa, e la potenza reattiva positiva.
Cambiando la modalità di lavoro, attivando Funzionamento in carica, Ampère inverte anche il Fattore di potenza in assorbimento, con l’obiettivo di mantenere costante il segno della potenza reattiva.
Funzionamento a guasto
Sostegno alla corrente di guasto: attivando la proprietà, si indica al programma che l’inverter del sistema di accumulo è idoneo ad erogare corrente verso la rete in regime di guasto, contribuendo con un valore di corrente prossimo alla corrente nominale dell’inverter moltiplicata per il Rapporto Icc/In.
Rapporto Icc/In: coefficiente moltiplicativo applicato alla corrente nominale dell’inverter per calcolare la corrente di guasto che l’apparecchio è in grado di immettere in rete a seguito di un guasto.
Altro
Tensione a vuoto: tensione di riferimento per il calcolo delle cadute di tensione delle utenze collegate al sistema di accumulo, se con esso formanti una rete in isola. Pertanto, l’apparecchiatura è la sola fonte di energia della rete, e il campo simula la regolazione della tensione a vuoto.
Archivio sistema accumulo: il comando richiama la finestra Dispositivi, dal quale scegliere un dispositivo dall’archivio.
Tipo curva: dalla lista delle curve di capability si consiglia di scegliere quella denominata Sistema di accumulo, inverter bidirezionale.
Una volta inseriti tutti i dati di un Sistema di accumulo, viene creata l’utenza e collegata in Magliatura, come in figura.
Per l’utenza Sistema di accumulo, sono state create delle etichette Dati estesi dedicate da utilizzare in Magliatura, nelle stampe personalizzate o tra i dati da esportare in Excel:
• Accumulo in carica;
• Potenza massima in carica accumulo P CMax [kW];
• Potenza massima in scarica accumulo P SMax [kW];
• Potenza di regolazione accumulo P N [kVA].
Batterie e regolazione energia
Una nuova funzionalità relativa alle batterie è la Produzione energia regolata. Se la batteria è inserita in una rete priva di vincoli di potenza, ossia che non stia alimentando dei carichi in isola, allora erogherà la corrente nominale della batteria, calcolata con la formula:
In =ku*C10/10
dove sono importanti la capacità a 10 ore e il coefficiente di utilizzo per effettuare la regolazione fine della corrente immessa in rete.
Nota. Le batterie possono solo erogare potenza, non è prevista la fase di ricarica. Per sistemi simili bidirezionali, occorre riferirsi ai Sistemi di accumulo.
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