Analisi probabilistica della hosting capacity degli impianti fotovoltaici nei feeder di bassa tensione: il caso delle reti di distribuzione di Brescia

The increase in distributed generation and electricity consumption has generated an extensive literature on the design of low-voltage networks. These include institutional documents and sector reports drawn up by regulatory authorities, in Italy it is ARERA, or by network operators, such as Unareti, which periodically publish development plans and guidelines to outline the strategies and investments necessary to achieve the objectives set, and by researchers in the sector who make forecasts in this regard. From these documents, it emerges that, traditionally, the LV network model provides for a unidirectional power flow with passive loads; instead, with the spread of distributed generation from renewable sources, the grid becomes active and characterized by bidirectional power flow. This leads to local overvoltages, especially in the central hours of the day and lower load as far as photovoltaics are concerned. In the thesis, the growth of distributed generation with photovoltaic systems alone will be analyzed, in a predetermined time frame. Some real models of electricity grids will be taken, among those managed by the company Unareti, which is part of the A2A group, in the province of Brescia. The decision to focus on this reality stems from the fact that the growth of new plants and the production of photovoltaics in recent years have been greater than in other areas under the control of the companies of the A2A group. The current state of the networks will be analyzed, and simulations will be carried out to generate critical scenarios in which overvoltages are caused by excess photovoltaic production, over time, using a probabilistic approach. The analysis of three-phase unbalanced power flows will be carried out using an open-source Python-based tool, pandapower, to analyze electricity grids. From the results obtained, conclusions will be drawn regarding the current grid's ability to withstand loads and generation from future photovoltaic plants.

L'aumento della generazione distribuita e del consumo elettrico ha generato una vasta letteratura sulla progettazione di reti a bassa tensione. Questi includono documenti istituzionali e rapporti di settore redatti dalle autorità regolatorie; in Italia è ARERA, oppure da operatori di rete, come Unareti, che pubblicano periodicamente piani di sviluppo e linee guida per delineare le strategie e gli investimenti necessari al raggiungimento degli obiettivi fissati, e da ricercatori del settore che fanno previsioni in tal senso. Da questi documenti emerge che, tradizionalmente, il modello della rete BT prevede un flusso di potenza unidirezionale con carichi passivi; Invece, con la diffusione della generazione distribuita da fonti rinnovabili, la rete diventa attiva e caratterizzata da un flusso di energia bidirezionale. Questo porta a sovratensioni locali, specialmente nelle ore centrali del giorno, e a un carico più basso per quanto riguarda il fotovoltaico. Nella tesi, verrà analizzata la crescita della generazione distribuita con sistemi fotovoltaici soli, in un arco temporale prestabilito. Verranno adottati alcuni modelli reali di reti elettriche, tra cui quelli gestiti dalla società Unareti, che fa parte del gruppo A2A, nella provincia di Brescia. La decisione di concentrarsi su questa realtà deriva dal fatto che la crescita di nuovi impianti e la produzione di fotovoltaici negli ultimi anni sono state maggiori rispetto ad altre aree sotto il controllo delle aziende del gruppo A2A. Lo stato attuale delle reti sarà analizzato e verranno effettuate simulazioni per generare scenari critici in cui le sovratensioni sono causate da una produzione eccessiva di fotovoltaico, nel tempo, utilizzando un approccio probabilistico. L'analisi dei flussi di energia sbilanciati trifase sarà effettuata utilizzando uno strumento open source basato su Python, Pandapower, per analizzare le reti elettriche. Dai risultati ottenuti, si tareranno conclusioni riguardo alla capacità attuale della rete di resistere ai carichi e alla generazione provenienti dalle future centrali fotovoltaiche.