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Development of a Microgrid with Renewable Energy Sources and Electrochemical Storage System Integration

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5 Table of contents 1. Introduction ............................................................................................................ 16 Background ................................................................................................................. 16 Scope .............................................................................................................................. 17 Thesis Outline ............................................................................................................. 18 2. Renewable Electricity Deployment in Italy ................................................ 20 Current Generation Mix and Net Generating Capacity .............................. 20 Electricity Consumption ......................................................................................... 22 RES Share ..................................................................................................................... 22 Natural Resources and Geographical Structure ........................................... 24 Grid Operators and Dominant Generators ..................................................... 27 Interconnections, Import/Export ...................................................................... 28 3. Distributed and Renewable Electricity Generation ................................. 29 Background ................................................................................................................. 29 Economies of Scale ................................................................................................... 30 Types of Distributed Energy Resources .......................................................... 32 Renewable Energy Integration Challenges .................................................... 42 4. Smart Grid ............................................................................................................... 49 Introduction ................................................................................................................ 49 Smart Grid Concept .................................................................................................. 50 Today’s Grid and Smart Grid ................................................................................ 52 Evolution rather than Substitution .................................................................... 55 The Components that Make up the Smart Grid ............................................ 57 Microgrid ...................................................................................................................... 59 5. Energy Storage Technologies ........................................................................... 61 6 The Concept of Energy Storage ........................................................................... 61 The Need for Energy Storage in the Future Grid ......................................... 65 Stationary Applications .......................................................................................... 69 Main Electrochemical Storage Technologies ................................................. 74 6. Project Description ............................................................................................... 86 7. Plant Analysis .......................................................................................................... 88 Test Plant Location .................................................................................................. 88 Study of the energy production from the PV plant ..................................... 90 7.2.1 Description of the PV plant........................................................................... 90 7.2.2 Analysis of the PV Plant Production ......................................................... 93 Study of the energy production from the wind farm ................................. 99 7.3.1 Description of the wind farm ....................................................................... 99 7.3.2 Analysis of the wind farm production .................................................. 102 Load Analysis........................................................................................................... 102 Bus AC Study ............................................................................................................ 108 8. System Architecture .......................................................................................... 109 Hardware Architecture ....................................................................................... 110 Software Architecture .......................................................................................... 111 Mechanical Architecture ..................................................................................... 112 9. Civil Engineering Works .................................................................................. 115 10. Energy Storage System ..................................................................................... 117 BESS – Battery Energy Storage System ........................................................ 118 10.1.1 Sizing system ................................................................................................... 119 Overview of System Connections .................................................................... 122 10.2.1 Operation Modes ........................................................................................... 123 PCS - Power Control System .............................................................................. 126 7 10.3.1 Controller .......................................................................................................... 126 10.3.2 Switchboard ..................................................................................................... 128 10.3.3 Inverter .............................................................................................................. 136 11. Master Power Control ....................................................................................... 138 TGA – Tozzi Grid Analyser .................................................................................. 145 12. Communication ................................................................................................... 148 13. First tests ............................................................................................................... 150 Optimization of the energy production from RES. ................................... 151 14. Conclusions ........................................................................................................... 154 References ..................................................................................................................... 155
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Development of a Microgrid with Renewable Energy Sources and Electrochemical Storage System Integration

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Informazioni tesi

  Autore: Jose Manuel Subinas Seco De Herrera
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Meccanica e Scienze Avanzate dell’Ingegneria
Anno: 2015
Docente/Relatore: Antonio Peretto
Correlatore: GiacomoGorniFrancescoMatteucci
Istituito da: Università degli Studi di Bologna
Dipartimento: Ingegneria Industriale
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 160

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Parole chiave

energy
batteria
renewable
stand alone
storage
smart grid
hybrid
battery
micro grid
energia renovabile

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