Combined Networking and Control Strategies for Smart Micro Grids: Analysis, Co-simulation and Performance Assessment.

In questi anni, si sta verificando una costante diffusione di dispositivi atti alla produzione di energia elettrica basati su fonti energetiche naturali e rinnovabili. Questo fenomeno, a sua volta, sta portando a una decentralizzazione del controllo delle reti di distribuzione elettrica. I generatori di energia elettrica basati su fonti rinnovabili, chiamati nel seguito generatori distribuiti, oltre che per l'alimentazione dei carichi elettrici delle sedi in cui sono installati, possono altresì essere utilizzati per numerosi altri scopi, come, ad esempio: la minimizzazione della potenza dissipata lungo le linee di trasmissione elettrica; il pantenimento delle condizioni operative della rete anche qualora il principale fornitore di energia venisse disconnesso e, infine, il livellamento dei picchi di domanda di potenza elettrica. Al fine di supportare queste funzionalità addizionali, è necessario che vengano implementate politiche efficienti di controllo del comportamento dei generatori distribuiti. Tali politiche dovranno permettere a ciascun generatore distribuito di conoscere, in ogni momento, gli esatti riferimenti di potenza attiva e reattiva che debbono essere iniettati nella rete elettrica. Affinché le suddette tecniche possano essere implementate, è necessaria l'esistenza di un'infrastruttura di comunicazione che permetta agli elementi attivi della rete elettrica di scambiare informazioni. In questa tesi, verranno considererati aspetti pratici, fondamentali al corretto funzionamento di una rete elettrica intelligente quali, ad esempio la progettazione di protocolli di comunicazione e di controllo robusti rispetto agli errori di comunicazione e in grado di garantire la corretta sincronizzazione dei generatori distribuiti nell'applicazione della politica di controllo selezionata. Verranno inoltre studiate tecniche in grado di incrementare la velocità di convergenza di alcuni algoritmi atti alla minimizzazione della potenza dissipata nella fase di distribuzione. Verrà, a questo proposito, presentato un algoritmo euristico e distribuito in grado di uncremente la velocità di convergenza delle tecniche selzionate senza, tuttavia, influire in misura degna di nota sul numero di messaggi che è necessario scambiare per la corretta esecuzione delle suddette tecniche. Un secondo aspetto di considerevole importanza considerato in questa tesi, è il livellamento dei picchi nella potenza totale richiesta dai carichi presenti nella rete. A tal proposito verrà presentato un algoritmo distribuito in grado di livellare con successo i picchi di domanda sia nel caso la rete elettrica sia connessa al fornitore ufficiale di energia sia nel caso contrario. Infine, basandosi sulla considerazione che, affinché i generatori distribuiti collaborino all'efficienza energetica della rete elettrica, è necessario questi ultimi ottengano un ritorno economico derivante dal loro comportamento virtuoso, verrà definito un nuovo modello di mercato energetico. Tale modello permetterà la compravendita diretta di energia (non ci sarà quindi più bisogno che il fornitore ufficiale agisca da intermediario) e, allo stesso tempo, consentirà ad un'entità regolatrice di indirizzare il mercato verso configurazioni energetiche efficienti.