Modellizzazione per la gestione ottima di una microrete, considerando il degrado delle batterie e la non idealità nell'esercizio dei generatori diesel

Battery energy storage systems (BESS) are used in micro-grid (MG) to help solve the problem of renewable energy sources intermittent nature and to level the power load peaks. In this way, it is possible to enhance the reliability of the system and to improve the controllability of power flow. For this reason, it is crucial when modeling energy systems to take into account the degradation of battery use over time. This thesis analyzes a problem of optimal management of power flows in a micro-grid powered by hybrid systems (diesel generators, PV system and batteries). The objective of this study is to evaluate the lowest operating costs and to maximize battery cells useful life, taking into account the non-idealities in the operation of the diesel generators, which cannot be switched on and off too frequently in the time step considered. The operating costs of the microgrid, consisting of two diesel generators, a photovoltaic system (PV) and one BESS, are modeled in several steps, initially including only the fuel cost and subsequently including the cost of battery degradation and the start-up cost of the diesel generators. Assuming that the typical day analyzed can repeat over time, the Rainflow algorithm for each formulation will be used to calculate the useful life of the battery. Other methods that take into account the degradation will also be illustrated.

I sistemi di stoccaggio dell'energia tramite batteria sono utilizzati nelle microreti (MG) per risolvere problemi di intermittenza dovuti alle fonti rinnovabili e per il livellamento dei picchi del carico, quindi per aumentare l'affidabilità del sistema e la qualità dell'erogazione della potenza. Per questo motivo, è importante in fase di modellazione dei sistemi energetici tenere conto del degrado nell'uso delle batterie nel tempo. Questa tesi analizza un problema di gestione ottima dei flussi di potenza in una microrete alimentata da sistemi ibridi (generatori diesel, fotovoltaico e batterie). L'obiettivo dello studio è quello di minimizzare i costi di esercizio e, allo stesso tempo, massimizzare la vita utile del sistema di stoccaggio tenendo conto delle non idealità nel funzionamento anche dei generatori che non possono accendersi e spegnersi troppo volte rispetto al passo temporale considerato. I costi di funzionamento della microrete, composta da 2 generatori diesel, un impianto fotovoltaico e un sistema di accumulo, saranno modellizzati in più step, comprendendo inizialmente solo il costo del carburante e includendo successivamente il costo di utilizzo delle batterie e il costo di accensione dei generatori diesel. Supponendo che la giornata tipo analizzata possa ripetersi nel corso del tempo, verrà utilizzato l'algoritmo di Rainflow per ogni formulazione per calcolare la vita utile della batteria, ma verranno illustrati anche altri metodi per tenere conto del degrado.