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ENERGY AUTOMATION

& SMART GRIDS

BUSINESS UNIT

SMART GRIDS: ESPERIENZE FATTE E NUOVI INDIRIZZIAEIT C/O UNI TRENTO MESIANO, 27 NOVEMBRE 2015

http://www.selta.com/

http://www.selta.com/

©2015 Selta S.p.A.Proprietary and Confidential

OUTLINE

November 26, 2015Energy Automation & Smart Grid 2

Chi è SELTA

Cos’è una Smart Grid

SELTA e le esperienze «Smart»

Selettività e schema “Output Based” del nuovo periodo regolatorio

Cenni su NC-EB & SmartNET

CHI È SELTA


GRUPPO SELTA: FACTS & FIGURES


Founded in late 1972

57 M€ turnover 2014

330 employees

10% reinvested in R&D

SELTA GROUP

SELTA OOO

100%

SELTA S.p.A.

100%

EUNICSLAB S.r.l.

60%

MicrophonS.r.l.

20%

SELTA S.A.

90%


SELTA S.P.A. HQ E SEDI ITALIANE


Cadeo (Piacenza)

Headquarters,BU Energy Automation & Trasport

Tortoreto (Teramo)

BU EnterpriseCommunications & Networks, production plant

Roma

BU Defence & Cyber Security


PRESENZA INTERNAZIONALE


SELTA S.A.Sede Operativa a Mostolés, Madrid

SELTA OOOSede Operativa a Mosca

EXTRA EUAfrica, America Latina, Medio e Lontano Oriente. In queste aree SELTA opera attraverso una rete consolidata di partner commerciali selezionati


ENERGY AUTOMATION & SMART GRID


Sistemi mission-critical per l’automazione e il controllo delle reti dell’energia e dei trasporti

Soluzioni Smart Grid per la gestione ottimizzata delle reti elettriche AT/MT, degli impianti di generazione e dei sistemi di protezione della rete elettrica.

Telecomunicazioni speciali per le reti elettriche dell’energia e dei trasporti


COSA FACCIAMO E A CHI CI RIVOLGIAMO


SOLUZIONI

AUTOMAZIONE E CONTROLLO: Sistemi digitali di Automazione di Stazione elettrica, Scada, RTU, protezioni

SMART GRID: Distribution Automation, Power PlantController, gestione della generazione distribuita, regolazione di tensione e di reattivo, ricerca ed isolamento tronco guasto

TELECOMUNICAZIONI SPECIALI: multiplex SDH/PDH, switch/router IP, sistemi di trasmissione a onde convogliate per alta e media tensione, bobine di sbarramento, dispositivi di accoppiamento, teleprotezioni

TARGET

Reti di produzione, trasporto e distribuzione energia elettrica

Reti acqua, oil & gas

Reti ferroviarie e metropolitane

COS’È UNA SMART GRID


SMART GRID: COERENZA DI VISIONE… CON LE DOVUTE ECCEZIONI


“A smart grid is a system which includes a variety of operational and energy measures including smart meters, smart appliances, renewable energy resources, and energy efficiency resources” (Wikipedia ENG)

“Nell'ingegneria elettrica e delle telecomunicazioni una smart grid è l'insieme di una rete di informazione e di una rete di distribuzione elettrica che consente la gestione della rete elettrica in maniera "intelligente" sotto vari aspetti o funzionalità ovvero in maniera efficiente per la distribuzione di energia elettrica e per un uso più razionale dell'energia” (Wikipedia ITA)

“It is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it – generators, consumers and those that do both – in order to efficiently deliver sustainable, economic and secure electricity supplies” (EU Commission Task Force for SG)

“A Smart Grid uses digital technology to improve reliability, security, and efficiency (both economic and energy) of the electric system from large generation, through the delivery systems to electricity consumers and a growing number of distributed-generation and storage resources” (US DoE System Report)


EU VS U.S. SIMILITUDINI


EU (Services) US (Characteristics)

Enabling the network to integrate users with new requirements

Accommodate all generation and storage options

Enabling and encouraging stronger and more direct involvement of consumers in

their energy usage and managementEnable active participation by customers

Improving market functioning and customer service

Enable new products, services, and markets

Enhancing efficiency in day-to-day grid operation Optimize asset utilization and operate

efficientlyEnabling better planning of future network investment

Ensuring network security, system control and quality of supply

Operate resiliently to disturbances, attacks and natural disasters

Provide the power quality for the range of needs

Source: EU-US ENERGY COUNCIL Technology Working Group


EU VS U.S. DIFFERENZE


Source: EU-US ENERGY COUNCIL Technology Working Group


NIST SMART GRID CONCEPTUAL MODEL…


Source: JRC & DoE joint report

Added to original NIST model


… VS EU: PRAGMATISMO VS TEORIA


Source: SG-CG Document for the M/490 Mandate


CHI SI FA LE DOMANDE GIUSTE?


Sembra filosofia, ma è una questione di approccio…

EU

How much are we progressing toward a Smart Grid?

How do we measure the level of smartness?

KPI Analysis

U.S.

Which smart grid solutions have a viable business case?

For whom?

Cost & benefit analysis

Metrics & benefits analysis

The U.S. Federal Energy Regulatory Commission(www.ferc.gov) defines DR as “changes inelectric use by demand-side resources fromtheir normal consumption patterns in responseto changes in the price of electricity, or toincentive payments designed to induce lowerelectricity use at times of high wholesalemarket prices or when system reliability isjeopardized.”

http://www.ferc.gov/


IMPORTANZA DELLA DSM (ANCHE IN BT)


“Active participation of consumers in the electricity market has a two-fold objective. Firstly, the aim is to improve energy efficiency by encouraging / incentivising customers to change their consumption habits and use patterns; secondly, the aim is to reduce the cost of electricity supply through more efficient use / optimisation of existing generation capacity, thereby decreasing the need for new capacity or power quality equipment” (DNV-GL “A vision for EU”)

Source: Kema DNV-GL

SELTA E LE ESPERIENZE SMART


COM’È COINVOLTA SELTA NEL MONDO “SMART”?


FP7 – Progetto Grid4EU finanziato dalla Comunità Europea tramite il 7°Programma Quadro per la Ricerca, coordinato da ErDF con la supervisione tecnica affidata a Enel Distribuzione

POI-P3 e NER300 – Vari progetti di efficientamento e rinnovo della rete di distribuzione di ENEL secondo paradigmi e tecnologie «proprietarie»

AEEGSI 39/10 – Progetti pilota promossi dall’Autorità e ammessi all’incentivazione per lo studio e lo sviluppo delle nuove reti MT attive

A.S.SE.M San Severino Marche

DEVAL Valle D’Aosta

A2A Brescia

MIUR – Progetto «RoMa: Resilience enhancement of a Metropolitan Area» in risposta alla call del ministero “Smart Cities and Communities”, capofila ACEA, partecipanti ENEA, Telecom Italia, Selex ES, Reply, Digicom…

SGI – Iniziativa promossa da RSE con la partecipazione di Telecom Italia, Enel Distribuzione, AssoLombardia e diversi attori in ambito ICT e Energia

ANIE Smart Grid – Gruppo di lavoro per redazione di Position Paper e White Paper


ROMA: CITTADINO, TERRITORIO E INFRASTRUTTURE IN SICUREZZA



GRID4EU: UN PROGETTO, SEI DIMOSTRATORI



GRID4EU: LA DEMO 4 ITALIANA


Demonstrator in the Forli-Cesena area (Emilia Romagna region), focused on implementing an advanced control system to increase the hosting capacity and maximize the integration of renewable energy sources and distributed generation in the MV network


IL CONCETTO DI “SOTTOSTAZIONE ESTESA”


CP

CB

CS GD

PLC

GENERAL PROTECTION

INTERFACE PROTECTION

3G, LTE, HV-PLC, f.o.

RTU

TRAFO RELAY

FEEDER RELAY

DLC

DLC

SWITCH

SWITCH SWITCH

RTU

GATEWAY

REGULATOR

DISTRIBUTIONMANAGEMENT

SYSTEMIE

C 1

04

-6

18

50

IEC 6

18

50

IEC 61850 IEC

61

85

0

MODBUS

(wire)

(wire)

HV

MV busbar


PROGETTI 39/10 E SPERIMENTAZIONE INPUT BASED


Applicazione di una regolazione Input Based non essendo ancora possibile la definizione di una metrica per una regolazione Output Based

Definizione degli obiettivi macro (gli «input»)

Incremento della Hosting Capacity per la GD

Monitoraggio e controllo della rete (DA, FLISR, ADMS)

Integrazione e coinvolgimento dei prosumer (DR, DSM)

Evitare funzionamento in «isola»

Riconfigurazione automatica della rete

Dispacciamento a livello di distribuzione (revisione mercato) tbd (cfr. DCO 354/13)

Definizione dello scenario di applicazione

Individuazione delle CP in cui GD pone problemi (inversione di flusso per tempo significativo)

Definizione dei KPI su cui andare a mappare CBA e SRA e definire le metriche

QoS (SAIFI, SAIDI)

Efficienza energetica (riduzione delle perdite)

Rinvio degli investimenti infrastrutturali (risparmi in CapEx)

Efficientamento dei costi di O&M (risparmi in OpEx)


SISTEMA SCADA DI CABINA PRIMARIA


BCU

LAN IEC 61850

I/O

I/O

I/O

Rifasamento

Congiuntore

RAT VSC

SPL 1Linea

Cannuciaro

SPL nLinea

…………

HMI workstationControl Room

Pannelli protezione DV 9xx – cablati vs BCU

SCADA-DMS

SNTP

DV 910

DV 913

DV 907

SPSTrafo Relé

HV/MV

Altri pannelli


DMS EVOLUTO


SCADA DMSeXPert

DB Oracle

Algoritmo di regolazione e

topologia

DB Real-Time

Configuratore Off-line

Configurazione dati rete MT

Dati real-time rete MT

Front End IEC 61850

MisureStato INT

Set-pointregolazione

Distacco carichi

Gestione guasto e restart del sistema

Bilanciamento carico tramite riconfigurazione energizzazione

Calcolo Load Flow

State Estimation

Regolazione Volt/VAR

Regolazionecos(ϕ)


SMART GRID ITALIA


Obiettivi

Fare rete di impresa tra stakeholder italiani

Esportare un paradigma Smart Grid «made in Italy»

Metodologia

Use Case come modello per standardizzazione e interoperabilità


QUALI STRUMENTI? LO SGAM, OVVIO…


Source: Smart Grid Coordination Group


ESEMPIO DI ANALISI EX-ANTE CON SGAM


NUOVI INDIRIZZI E INCENTIVI “OUTPUT BASED”


DOCUMENTO PER LA CONSULTAZIONE 255/15


Evoluzione Smart Grid Smart Distribution System individua il vero gradiente di innovazione nel sistema = rete + utenti abilitati

Introduzione incentivi di tipo output-based attraverso identificazione metriche:

Affidabilità: indicatori indipendenti da variabili non controllabili dal soggetto incentivato/penalizzato

Oggettività: misurabilità degli indicatori

Semplicità: relazione immediata tra indicatori e benefici legati all’investimento

Controllabilità: indicatori facilmente riscontrabili con controlli non eccessivamente costosi per i soggetti o per l’Autorità


FUNZIONALITÀ INCENTIVABILI


Caratteristiche logica incentivazione:

Non sovrapposizione con altre regolazioni incentivanti

Valorizzazione output basata su analisi costi/benefici

Avvio investimenti per attivazione funzionalità che non richiedono ancora comunicazione con gli utenti

Funzioni Smart Grid Interazioni con altre regolazioni Priorità intervento

1. Osservabilità flussi di potenza

• Procedura RIGEDI• Art. 6 Allegato A70

Possibile regolazione output-based

2. Regolazione tensione a livello MT

• Regolazione perdite e energia reattiva• Regole tecniche di connessione

Possibile regolazione output-based

3. Regolazione potenza attiva utenti della rete

• Dispacciamento• Da approfondire

Da posporre alla definizione di regole di dispacciamento

4. Telescatto per prevenzione isola indesiderata

Funzioni di sblocco voltmetrico introdotte con l’Allegato A.70

Non prioritario per presenza soluzione alternativa già implementata

5. Esercizio avanzato rete MT • Regolazione incentivante della qualità del servizio

• Da approfondire

Già catturato da incentivi per QoS, con possibili integrazioni per aree urbane

6. Impiego sistemi accumulo per servizi di rete

• Dispacciamento• Qualità della tensione

Possibili interventi basati su priorità locali – da valutare caso per caso


PROPOSTE DI REGOLAZIONI OUTPUT-BASED


1. Osservabilità(scambio dati TSO-DSO)

2. Regolazione di tensionesu reti MT

Benefici Meno riserva grazie alle migliori previsioni; meno azioni di emergenzagrazie alla miglior conoscenza dellecondizioni del Sistema

Più alta capacità di connessione della rete: differimento degli sviluppi grazie ad un miglior utilizzodella rete

Indicatori(Output)

MW di GD «osservata» sotto cabinaprimaria «smart»

MW di TrasformazioneAT/MT in cabina primaria«smart»

Priorità Aree alta penetrazione FER (Tempo inversione flusso > 5%)

Aree ad alta domanda di connessione RES (TICA)

RapportoBeneficio/Costo

3.3 2.5

Prossimi passi Protocollo di scambio dati tra TSO e DSO

Requisiti di smartizzazionedelle cabine primarie


ULTERIORI SPERIMENTAZIONI


Progetti pilota BT

a. integrare le fonti rinnovabili connesse a livello di bassa tensione

b. offrire soluzioni di demand response e di controllo dei carichi

c. realizzare soluzioni avanzate di telecontrollo della rete BT

Progetti pilota Isole non interconnesse

a. integrazione di impianti di generazione alimentati a fonti rinnovabili (programmabili e non programmabili)

b. sviluppo di programmi di gestione integrata dei maggiori carichi

c. installazione e gestione ottimizzata sistemi e apparati per garantire la flessibilità

Progetti pilota Dispacciamento locale su reti smart

Smart Distribution System dimostrativo per testare le nuove regole di gestione locale, da parte dell’impresa distributrice, di servizi di regolazione di tensione e di potenza o di soccorso da parte di utenti attivi posizionati nelle reti MT attive già smart

ORIENTAMENTO UE & PROGETTO SMARTNET


“To facilitate the participation of DSR, a change in the organisation of electricity markets is needed. There is less market liquidity and less competition without DSR participation, resulting in less effective electricity markets and increased costs for society […]Barriers should be challenged and reviewed so that new and smaller players can participate in the markets […]consumers must be able to participate in markets, potentially through a third-party, typically suppliers or aggregators. However, those third-parties need to interact smoothly with other market parties performing a specific role”

Allow markets to deliver appropriate price signals and incentives to develop DSR in the system

All existing electricity markets should be open to DSR on a non-discriminatory basis from day-ahead to balancing, including ancillary services, in order to create a level playing field between generation and DSR.TSOs must take the responsibility to make this happen

ENTSO-E Recommendations

ENTSO-E: STUDIO PER ACER



NETWORK CODE: FOCUS SU TSO DSO


TSOs and DSOs need to provide consumers access to participate in all markets. All resources (generation, storage and demand) connected to transmission or distribution grids should be able to participate in energy markets and offer services to the system – especially flexibility services. This will require appropriate market frameworks supported by TSOs and DSOs.

TSOs and DSOs should collaborate in determining requirements around observability and active power management of distributed generation and DSR due to the increasing impact of distributed resources on the overall operation and planning of the system.

Due to the mutual impact of active power management actions, TSOs and DSOs need clear roles and responsibilities in this area – this will provide consistency for markets.

Integrated planning approaches that recognise the increasing interdependence of the transmission and distribution networks and the growing potential of ‘prosumers’ to provide system services.


OBIETTIVI DEL PROGETTO SMARTNET


Smart Net responds to call LCE-06-2015.

It is a Research and Innovation Action (RIA) addressing the following call priority elements:

Interaction between the TSO and DSO

Advanced architectures and tools for pan-European markets for ancillary services and balancing

Integration of advanced power electronics technologies into subsystems that enhance available network capacity and flexibility.

Joint modelling and simulation of power systems and the underlying ICT infrastructure

Consortium developed in the framework of the EERA Joint Program Smart Grids

Project duration 3 years

Funding: around 12M€The European Energy Research Alliance (EERA) is an alliance of European public research centres and universities. It is one of the cornerstones of the European Strategic Energy Technology Plan (SET-Plan)


IL “CONSORZIO” SMARTNET


EERA partners (core):• RSE (coordinator)• AIT• DTU Compute• SINTEF• TECNALIA• University of

Strathclyde• VITO• VTT• NOVASOL• Florence School of

Regulation

National cases (TSO-DSO-ICT)- Italian case (TERNA, SELNET,

SIEMENS, SELTA)- Danish case (Energinet.dk,

NYFORS, Eurisco, DC)- Spanish case (Endesa, Tecnalia,

DC, Vodafone)

• Markets SW developer (N-SIDE)

• Aggregator/trader (Danske

Commodities)

Responsible for dissemination and

stakeholders contact (FSR)

Endorsement letters (EC JRC, Eurelectric, EDSO, ENTSO-E, EPRI, NSGC, EWEA, RED Electrica, Iberdrola, Alstom Grid)

+


PERIMETRO DEL PROGETTO SMARTNET


Offer of ancillary services from resources in distribution (distributed generation, DSM, VPP)

ICT

G

Regulatory Framework

National ancillary services

market

National transmission

dispatch check (TSO)

Local DSO optimization of

the dispatching

ICT ICT

G LBids

AggregatorsBids

Cross-border exchange of balancing services


SMARTNET: IL PILOTA ITALIANO


S/E subtrasm.132/150 KV

TERNA

CabinaPrimaria

SELNET

Link elettricoICT

Sistema di S/E AT• V/VAR locale, P/f, bilanciam.Sistemi di CP• VPP per aggregazione (per

fonte) ed “equivalentazione” con algoritmi previsionali

Sistemi di GD• Power Plant Controller

conforme a CEI 016 All. T e O

ICT provider: Selta & Siemens

DG


GRAZIE PER L’ATTENZIONE


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