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13 marzo 2009 1Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Evasio LavagnoDipartimento di Energetica, Politecnico di TorinoCorso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italia
Seminario suModelli bottom-up per la pianificazione energetica: le applicazioni di TIMES a scenari europei ed italiani
Milano, 13 marzo 2009
13 marzo 2009 2Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Contenuti della presentazione:
Modelli top-down e modelli bottom-up
Metodologia e strumenti della famiglia di modelli MARKAL- TIMES
(IEA-ETSAP)
Applicazioni di TIMES in ambito UEin ambito extra-UEin ambito Italiano
Conclusioni (problemi aperti)
Modelli bottom-up per la pianificazione energetica: le applicazioni di TIMES a scenari europei ed italiani
13 marzo 2009 3Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
tipologie dei modelli energetici
Il ruolo che l’energia può svolgere in diversi scenari, sia di medio che di lungo periodo, può essere analizzato:
con modelli “economici”, nei quali, all’interno della classica formulazione delle equazioni che governano le variabili economiche, il settore energetico viene descritto in modo molto semplificato (modelli top down, ad equilibrio generale), con modelli “ingegneristici” (modelli bottom up, ad equilibrio parziale), nei quali si parte da una descrizione molto dettagliata delle componenti energetiche (commodities e tecnologie) nei vari settori economici, ma la domanda di servizi energetici è usualmente una variabile esogena, governata da driver macroeconomici.
13 marzo 2009 4Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Nei modelli di tipo bottom-up, il punto di partenza è la descrizione del sistema energetico di interesse (locale, nazionale, regionale o globale) avendo in mente gli obiettivi dello studio ed seguendo le “regole di grammatica e sintassi” specifiche della famiglia di strumenti di calcolo che si intendono utilizzare.
Il modello è prodotto dall’analista su indicazione del committente.
Gli strumenti di calcolo servono a tradurre in linguaggio matematico gli schemi logici del modello e le relazioni tra gli elementi che lo compongono e a risolvere il particolare problema che, di solito, consiste nel definire soluzioni di allocazione ottimale di risorse limitate (comunemente con le tecniche della Programmazione Lineare).
Modelli bottom-up per la pianificazione energetica: le applicazioni di TIMES a scenari europei ed italiani
13 marzo 2009 5Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
il Sistema Energetico di Riferimento
Un Reference Energy System è un reticolo di tecnologie e commodities, che rappresenta il sistema energetico (e delle emissioni) di un paese, una provincia o una regione.
Una tecnologia è un processo che produce o consuma commodities
Una commodity può essere una forma energetica, una emissione, un materiale, o un servizio energetico. L
FO
HFO
Gasextraction
Coal extraction
Oil extraction
Oil Import
Gas firedPower plant
Coal firedPower plant
Oil firedPower plant
Oil refinery
GasPlant
PipelineOil
Furnace
ElectricHeater
GasFurnace
Gas in
gro
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Cru
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13 marzo 2009 6Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
il Reference Energy System
Industry, e.g.-Process steam-Motive power
Services, e.g.-Cooling-Lighting
Households, e.g.-Space heat-Refrigeration
Agriculture, e.g.-Water supply
Transport, e.g.-Person-km
Demand for Energy Service
Industry, e.g.-Steam boilers-Machinery
Services, e.g.-Air conditioners-Light bulbs
Households, e.g.-Space heaters-Refrigerators
Agriculture, e.g.-Irrigation pumps
Transport, e.g.-Gasoline Car-Fuel Cell Bus
End-UseTechnologies
ConversionTechnologies
Primary Energy Supply
Fuel processing Plants e.g.-Oil refineries-Hydrogen prod.-Ethanol prod.
Power plants e.g.-Conventional Fossil Fueled -Solar-Wind-Nuclear-CCGT-Fuel Cells-Combined Heat and Power- …….
Renewables e.g. -Biomass-Hydro
Mining e.g.-Crude oil-Natural gas-Coal
Imports e.g.-crude oil -oil products
Exports e.g.-oil products-coal
Stock changes
(Primary Energy) (Final Energy) (Useful Energy)
13 marzo 2009 7Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
La costruzione del modello
Sulla base del RESsi procede alla classificazione delle categorie di domanda di uso finalesi identificano le tecnologie da analizzare con maggior dettaglio
Il modello costruito per il sistema energetico di riferimento prende in considerazione la domanda di energia primaria e secondaria disaggregata nei tradizionali macrosettori:
valuta le traiettorie evolutive del Sistema Energetico
nei diversi periodi presi in esamesulla base delle assunzioni relative alle variabili esogene che guidano la domanda di energia e alla disponibilità e ai costi delle risorse primarie
• industria• trasporti• residenziale
• terziario• agricoltura
13 marzo 2009 8Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
La tecnologia rappresentata è una centrale termoelettrica alimentata a gas naturale.I parametri che permettono di rappresentarla sono di tipo tecnologico, economico ed ambientale.
Parametri tecnologici - la potenza installata (GW)- il rendimento- le modalità temporali di funzionamento- il fattore di disponibilità annuale- la vita tecnologica dell'impianto- il tipo di combustibile utilizzato- l’anno di costruzione
Parametri economici- il costo d‘investimento (€/GW);- i costi fissi di O&M (€/GW/a);- i costi variabili di O&M (€/GWh/a)- esternalità, tassazioni, sussidi, ….….
Parametri ambientali- coefficienti di emissione
La rappresentazione delle tecnologie
ElettricitàProdotta[GWh/a]
ELCP
GAS
Potenza Installata
CTE
Combustibile [PJ/a]
Emissioni
13 marzo 2009 9Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Modalità tipiche di proiezione della domanda
Storyline (BASE CASE) :Dinamica della popolazione,progresso tecnologico, etc.
Drivers: PIL, outputs settoriali,popolazione, parco edilizio
Domanda di usi finali
DEM = K*Driver)elasticity
GEM-E3
Elasticità: - saturazione sul lungo periodo minore elasticità dopo 2050
- convergenza tra PVS e paesi industrializzati verso il 2050
PIL: crescita annua media (2.4%)
PIL(2100) = 12*PIL(2000)
POP: crescita a 9 miliardi (2000-2100)
PopolazioneNumero di unità ediliziePIL regionaleFatturato dei settori industriali energy intensive Fatturato degli altri settori industrialiFatturato del settore serviziFatturato del’agriculturaPIL pro capite
13 marzo 2009 10Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Le curve di domanda e offerta
13 marzo 2009 11Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
il modello matematico di ottimizzazione
il problema Primale e il problema duale
Max ctx Min bt y
s.t. Ax ≤ b Aty ≥ c
x ≥ 0 y ≥ 0, dove:
• x è il vettore delle variabili-decisione,
• ctx è una funzione lineare che rappresenta l’Obiettivo da massimizzare, e
• Ax ≤ b è il set di vincoli di disuguaglianza.
Ogni variabile duale yi può essere assegnata al proprio corrispondente vincolo primale.
Se il problema primale ha una soluzione finita ottimale x*, allora anche il problema duale l’avrà (y*); entrambi i problemi hanno la stesso valore della funzione Obiettivo.
I valori ottimali delle variabili duali sono anche chiamati prezzi-ombra (shadow prices) dei vincoli primali. Il vettore (x*,y*) rappresenta l’equilibrio.
13 marzo 2009 12Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
La struttura di MARKAL - TIMES
Il modello è costituito da un insieme di data files (.xls, .mdb, etc).
I Generatori di Modelli (MARKAL and TIMES) sono codici che elaborano gli schemi predisposti dagli analisti e generano una matrice di coefficienti corrispondente alla rappresentazione matematica del modello.
Il linguaggio di programmazione usato per scrivere il codice è GAMS (General Algebraic Modelling System).
Un risolutore è un package integrato con GAMS, che risolve il programma matematico prodotto dal Generatore di Modelli.
Gli Scenari sono un insieme coordinato di inputs / outputs
Lo "shell" è una interfaccia utente che è in grado di gestire tutti gli aspetti legati alla gestione del modello.
13 marzo 2009 13Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Output routine
Dati numerici in formatoExcel - TEMPLATES
VEDA_FEShell Grafica
GAMS
TIMES
Preprocessor Interpolazione dati Valori di default Controllo di
consistenza
Equazioni Funzione obiettivo Equazioni che
definiscono lastruttura del sistemaenergetico
Vincoli dell’utente
SolutoreesternoCPLEX
Files di risultati
VEDA_BE
Shell Grafica + Excel
P _NG
AS
P_ HC
OO
I L
P_H
YDP _
SOLP _
WIND
P_G
EOT
P _RS
UP
_BI
OM
P_OI
L_P
Sem
_ F
F_E
LC
IMP
OR
TA Z
IO
NE
ES
TRA
ZIO
NE
S_G
A S
Fonti primarieCombustibili
secondari
Energy
carrier
Turbogas
Impianti a
vapore
Motori a
combustioneinterna
Ciclo
combinato
idroelettrico
Processi (tecnologie di
conversione)
Processi (dispositivi di
domanda)
Industriameccanica
Industria
tessile
Industria
metallurgica
Usi elettriciobbligati
Domanda
V.A.
RES
Informazioni sulla struttura
GIS•impianti•Linee•……….
La struttura di MARKAL - TIMES
13 marzo 2009 14Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
le versioni di MARKAL - TIMES
In linea di principio ci sono 3 modi di lavorare con MARKAL-TIMES
1. Una versione “least cost” (standard), che valuta l’impatto delle politiche sui settori energetici, incluse le tecnologie di uso finale.
2. Una versione “partial equilibrium” (MARKAL-ED; MARKAL-MICRO), che include nella valutazione degli effetti sui livelli di consumo.
3. Una versione “general equilibrium” (MARKAL- o TIMES-MACRO), che valuta gli effetti sull’intera economia.
13 marzo 2009 15Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Il Programma di Analisi dei Sistemi Tecnologici dell’Energia …
… è un Agreement internazionale multilaterale, promosso e sponsorizzato dalla International Energy Agency.
La cooperazione ha avuto inizio dopo la prima crisi petrolifera, per valutare, attraverso l’analisi di sistema, se:
– le alternative al petrolio erano realizzabili dal punto di vista tecnico, economico e ambientale;
– le solutioni dovevano essere Globali o dipendenti da fattori nazionali;
– le politiche RD&D globali sull’energia erano praticabili e utili.
Dopo due anni di studio (1976-77), dal momento che gli strumenti disponibili all’epoca non erano in grado di fornire risposte, il gruppo iniziò a sviluppare un nuovo strumento, il generatore di modelli MARKAL.
l’Implementing Agreement IEA - ETSAP
13 marzo 2009 16Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
l’IEA -Implementing Agreement ETSAP
Gli esperti ETSAP assistono i decision-makers nel formulare politiche volte ad affrontare i problemi associati a:
– i fabbisogni energetici,
– il progresso tecnologico,
– i danni ambientali, e
– lo sviluppo economico,
… sviluppando
– un programma co-operativo di analisi dei sistemi tecnologici dell’energia
– studi modellistici su possibili sviluppi.
13 marzo 2009 17Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
gli Annexes di ETSAP
1978-80 Model development (BNL, KFA-Jülich)
1981-83 Energy Technology Systems Analysis Project
1984-86 Information Exchange Project
1987-89 International Forum on Energy Environment Studies
1990-92 Greenhouse Gases and National Energy Options:
Technologies & Costs for Reducing GHG Emissions
1993-95 Energy Options for Sustainable Development
1996-98 Dealing with Uncertainty Together
1999-02 Contributing to The Kyoto Protocol
2002-05 Exploring Energy Technology Perspectives
2003-05 Energy Models Users’ Group
2005-08 Global Energy Systems and Common Analyses
By the end of the Annex X there are more than 230 MARKAL-TIMES licensed institutions, of which nearly 180 are active in 69 countries.
13 marzo 2009 18Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
13 marzo 2009 19Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Alcune recenti applicazioni di TIMES per la UE
In Europa:
NEEDS (New Energy Externalities for Developments in Sustainability)
Including the externalities to the direct costs of commodities and technologies.
RES2020 (Monitoring and Evaluation of the RES directives implementation in EU25 and policy recommendations)
Describing the renewable energy sources and their development potential and impacts with more detail.
REALISEGRID (REseArch, methodoLogIes and technologieS for the effective development of pan-European key GRID infrastructures to support the achievement of a reliable, competitive and sustainable electricity supply)
Analysing the reliability and the development needs of electricity and gas infrastructures in EU27+ and Western Balkans
13 marzo 2009 20Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Valutazione delle esternalità dei sistemi energetici
Externalities arise when the social or economic activities of a participant in the economy have negative or positive impacts on another participant and these impacts are not fully accounted for or compensated by the first participant.
External costs are externalities that are transformed into monetary values to allow a comparison between externalities and with private costs.
Externalities of all stages of the production process have to be considered, including construction, dismantling, fuel cycle.
Inserimento delle esternalità tra i costi “interni” delle tecnologie
descritte con ‘approccio TIMES
Realizzazione del Modello Europeo TIMES: pan-EU27+
13 marzo 2009 21Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Quali esternalità sono state considerate?
Environmental externalities: the release of a substance or energy (noise, radiation) into environmental media (air, indoor air, soil, water), that causes - after transport and transformation - considerable (not negligible) harm to ecosystems, humans, crops or materials.
Includes global warming impacts: damage costs and avoidance cost approach used.
Accidents: Public and partly occupational risks caused by accidents (use of expectation value).
Insecurity of oil supply addressed, but small.
13 marzo 2009 22Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Altre recenti applicazioni MARKAL – TIMES (extra UE)
ETP Energy Technology Perspectives MARKAL
System for the Analysis of Global Energy markets (SAGE)
ETSAP-TIAM (TIMES Integrated Assessment Model)
EFDA-TIMES
13 marzo 2009 Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Il modello EFDA a 15 regioni
13 marzo 2009 24Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
il modello TIAM
13 marzo 2009 Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
TIM
ES
Int
egra
ted
Ass
essm
ent
Mo
del
15 regioni + OPEC/Non-OPEC
Africa*Australia-New ZealandCanadaCentral and South America*China
Middle-East*Other Developing Asia*South KoreaUnited StatesWestern Europe
Eastern EuropeFormer Soviet Union IndiaJapanMexico
le regioni del modello TIAM
13 marzo 2009 26Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Risk of Energy Availability: Common Corridors for Europe Supply Security
FP7 – Energy Security of Supply
13 marzo 2009 27Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Il progetto REACCESS: i partners
FP7 - Topic ENERGY.2007.9.1.1: Energy security of supply
Collaborative Project with predominant research and policy components
Acronym: REACCESS
Full Title: Risk of Energy Availablity: Common Corridors for Europe Supply Security
The Partners
POLITO Politecnico di Torino – ItalyASATREM Applied System Analysis, Technology And
REsearch, Energy Models – ItalyCCCC Climate Change Coordination Center – KazakhstanCIEMAT Centro de Investigaciones Energéticas,
medioambientales y Tecnológicas – SpainDLR Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt,
German Aerospace Center – GermanyKANLO Kanlo Consultants – FranceIET Institute for the Economy in Transition – RussiaIFE Institute of Energy Technology - Norway NTUA-EPUNational Technical University of Athens - Greece ARC/RSA Austrian Research Centres – Research Studios Austria – AustriaF-UNED Fundación General de la Universidad nacional de Educación a Distancia – SpainVTT Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus, Technical Research Centre of Finland – FinlandUSTUTT University of Stuttgart – GermanyCNR-IMAA Institute of Methodologies for Environmental
Analysis - Italy
13 marzo 2009 28Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Il progetto REACCESS: le attività
The REACCESS Work Packages
WP1 Project management, scientific co-ordination and WP activities integration
WP2 Identification and detailed description of the “captive” energy import framework for EU 27+ energy routes
WP3 Identification and detailed description of the “open sea” energy import framework for EU 27+ energy routes
WP4 EU security of supply and environment policies vs. energy routes
WP5 Modelling the EU energy system supply corridors WP6 Scenario analysis and result reporting
WP7 Dissemination and exploitation activities
13 marzo 2009 29Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Modello multiregionale composto da:
27 Member States dell’EU + Norvegia, Svizzera e Islanda
14 regioni ex-TIAM (rappresentanti il “Rest of the World”)
Molte decine di corridoi energetici, sia terrestri che “open sea”, appartenenti alla regione “Corridoi Energetici”
13 marzo 2009 30Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
.
13 marzo 2009 31Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Infrastrutture per l’elettricità e il gas in Europa
ArzewSkikda
Cordoba
Lyon
St. Petersburg
Rom
HelsinkiOslo
StavangerKårsto
Kollsnes
Algier
Madrid
London
Wien
Athen
Paris
Lissabon
Huelva
Sines
Cartagena
BarcelonaFos-sur-Mer
Bilbao
Krk
Istanbul
La Spezia
Montoir
Zeebrügge
Ekofisk
TrollGullfaksStatfjord
HeimdalFrigg
Budapest
Tunis
Sofia
Bern
Belgrad
Dublin
Belfast
PragWarschau
Minsk
Bukarest
Oseberg
W'
ZagrebRovigo
El Ferrol
Valencia Brindisi
Isle ofGrain
MilfordHaven
Tyra
Emdenhaven
Stockholm
Berlin
Brüssel
Yamburg: 4135
Zapolyarnoye: 3419
Urengoy: 5369
Komsomol: 468
Shtokmanov: 3000
Orenburg: 805
Karachaganak: 453
Kharasavey: 1259
Bovanenkov: 4375
Medvezhe: 549
Kangiran Gonbaldi:
Astrakhan: 2518
Shah Deniz: 400-1000
13 marzo 2009 32Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Il progetto MATISSE
Modello multiregionale sviluppato nell’ambito della Ricerca di Sistema Elettrico Italiano
Leader CESI (ora CESI RICERCA)
Ambito energetico: sistema elettrico, multi grid.
13 marzo 2009 33Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Il modello multiregionale del sistema elettrico italiano
The figure represents(in a simplified way) the typical RES structureinside a generic region,with electricity import/export and trade with neighbouring regions.
WIN
D
BG
S
HY
DS
OL
BIO
PIEMONTE
ELCP(Pie)
Domanda elettrica(VdA)
Gen. Distribuita in BT(VdA)
KE
R
GS
L
OIL
GA
S
VALLE D’AOSTA
ELCP(VdA)
ELCAA(VdA)
ELCD(VdA)
ELCP(Lom) ELCAA
(Lom)ELCA(Lom)
Dom
anda
ele
ttri
ca(L
om)
Generazionecentralizzata e
Locale AT e MT(Lom)
SOL, HYD,WIND, BIOM
(Lom)
Gen. da fontirinnovabili
(Lom)
LOMBARDIA
ELCAA(Pie)
ITA
COMIMP(Pie)
COMIMP(Lom)
Vettoria
me
nto
PIEGASCCCE1
PIEGASCCCE3
PIEGASTBGE1
PIEBIOCTEE
PIEGASTBGE2
PIEGASTBGE3
PIEGASTBGE4
PIEGASCTEE1
PIEGASCCCE4
PIEHYDPOME
CO
AL
Ve
ttoria
me
nto
IMP
OR
T/E
XP
OR
T
ENV
Estrazione(Pie)
IMPEXPEValle d’Aosta
IMPEXPEValle d’Aosta
Vettoriamento
ELCA(VdA)
SOL, HYD,WIND, BIOM (VdA)
Generazione centralizzatae Locale AT e MT
(VdA)
COMIMP(VdA)
ENV
Nuovi impianti
IMPEXPEPiemonte
IMPEXPEPiemonte
PIEGASCCCE2
GRIDAAT(Pie)
GRIDAAT(Vda)
GRIDAT(VdA)
Imp. Aut/Cost
Tra
de P
iem
onte
/V
alle
d’A
osta
Tra
de P
iem
onte
/V
alle
d’A
osta
PIEGASCCCE5
PIEBIOCTEE3
PIEBIOCTEE2
PIEGASCCCE6
PIEMIXCTEE
PIEBGSCTEE
ELCA(Pie) ELCM
(Pie)
GRIDAT(Pie)
GRIDMT(Pie)
GRIDBT(Pie)
PIEWINIMPE
PIESOLIMPE
PIEHYDBACE
ELCD(Pie)
LTH(Pie)
Domanda elettrica(Pie)
GRIDMT(VdA)
ELCM(VdA)
Gen. da fontirinnovabili
(VdA)
PIEGASMCIE
PIEGASMCIE2
PIEGASCHPE
PIEGASCHPE1
Domanda elettrica(Lig)
Gen. Distribuita in BT(Lig)
Liguria
ELCP(Lig)
ELCAA(Lig)
ELCD(Lig)
IMPEXPELiguria
IMPEXPELiguria
Vettoriamento
ELCA(Lig)
SOL, HYD,WIND, BIOM (Lig)
Generazione centralizzatae Locale AT e MT
(Lig)
COMIMP(Lig)
ENV
GRIDAAT(Lig)
GRIDAT(Lig) GRIDMT
(Lig)
ELCM(Lig)
Gen. da fontirinnovabili
(Lig)
PIEHYDFLUE
Tra
de P
iem
onte
/L
igur
ia
Tra
de P
iem
onte
/L
igur
ia
Generazione Locale inBT (Pie)
Trade Piemonte/Lombardia
Trade Piemonte/Lombardia
GRIDAAT(Lom)
GRIDAT(Lom)
ELCM(Lom)
GRIDMT(Lom)
GRIDBT(Lom)
ELCD(Lom)
ENV
Gen. Distribuitain BT(Lom)
IMPEXPELombardia
IMPEXPELombardia
H2(Pie)
The other energy vectors which supply the power plants are described as in-flows coming from a virtual region representing the aggregated Italian Energy scheme.
13 marzo 2009 34Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Lo schema funzionale di MATISSE
The functional scheme for the Model of the Electricity System presents
40 Segments of electrical services demand
150 End use technologies supplied with different voltage levels
400 Supply technologies (thermal, hydro and other renewables power plants, combined heat and power plants)
8 Time-slices (Winter, Spring, Summer, Fall and D/N)
5 Voltage levels
13 marzo 2009 35Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
MATISSE: la rete elettrica
\\\\
RETE DI TRASMISSIONE
NAZIONALE
400 kV / 220 kV
RETE DI DISTRIBUZIONEAT REGIONALE
(o subtrasmissione)
RETE DI DISTRIBUZIONE MT MT
UTENZE BT
SISTEMA DI GENERAZIONE COLLEGATO
IN AAT400 kV / 220 kV
132 kV / 150 kV
132 kV / 150 kV
MT
SISTEMA DI GENERAZIONE
COLLEGATO IN MT
BT
RETE DI DISTRIBUZIONE BT
SISTEMA DI GENERAZIONE
COLLEGATO IN AT
UTENZE MT
SISTEMA DI GENERAZIONE COLLEGATO IN BT
UTENZE AT
UTENZE AAT
PROGETTO SCENARIDEFINIZIONE CONVENZIONALE DEI CONFINI
TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA ELETTRICO
Da altre Regioni
GRIDAAT
Alle altre Regioni
GRIDAT
GRIDMT
GRIDBT
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
Commodities Markal-TIMES
ELCPELCAAELCAELCMELCB
CCCC
C
5 voltage levels AAT produced & imported AAT national grid AT MT BT distribution 5 electricity commodities ELCP- ECLAA - ECLA ECLM- ELCD
The grids are represented through
4 GRID technologies GRIDAAT GRIDAT GRIDMT GRIDBT
13 marzo 2009 36Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
repowering e conversioni
ENELEdisonEdipowerEndesaTirreno PowerAEM MIASM BS
Termini Imerese (PA)
Sulcis (CA)
Sermide (MN)
Ostiglia (MN)
Torrevaldaliga Sud (RM)
Chivasso (TO)
Cassano (MI) Tavazzano (LO)
Piacenza (PC)
Sarmato (PC)
Ponti S.M. (BS)
Santa Barbara (AR)
Porto Corsini (RA)
Pietrafitta (PG)
La Casella (PC)
Torrevaldaliga Nord(RM)
Mercure
circa 13.500 MW
13 marzo 2009 37Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Edison Enipower EnergiaAEM TOAceaElectrabelAtel
Candela (FG)
Altomonte (CS)
Torviscosa (UD)
S. Nazzaro (PV)
Ravenna (RA)
Brindisi (BR)
Voghera (PV)
circa 8.500 MW
Moncalieri (TO)
Simeri Crichi (CZ)
Mantova (MN)
Termoli (CB)
Vercelli (VC)
Novara (NO)
nuovi cicli combinati
13 marzo 2009 38Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
Le tipologie di impianto
The plant typologies taken into consideration are listed in the table:
Medium size and large plants are spatially identified and characterised.
Only small plants are aggregated (minihydro, mni-chp, …).
steam cycle/condensation gassteam cycle/condensation oilsteam cycle/condensation coalnew coal fuelled steam plants coalturbogas gasturbogas diesel oilsteam cycle with repowered turbogas gassteam cycle with repowered turbogas oilcombined cycle gasnatural gas derivate fuelled combined cycle gas derivateinternal combustion engine diesel oilincinerator uswbiomass combustion plant biomasscombined cycle integrated with gasification heavy oilsnatural gas fuelled small thermal plant gaswind plant windsolar plant solarhydro plant hydrogeothermal plant geothermaldiesel oil fuelled combined diesel oiloil fuelled combined cycle oiloil fuelled turbogas oildiesel oil fuelled small thermal plant diesel oilbiogas combustion plant biogascombined cycle chp gasnatural gas turbogas chp gassteam cycle chp oiloil fuelled turbogas chp oilsteam cycle/condensation chp gassteam cycle/condensation chp oilcombined cycle chp diesel oilsteam cycle/condensation chp coal
13 marzo 2009 39Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
La curva del carico elettrico
The figure shows the Power Plants contribution to the load curve:
gas fuelled Combined Cycle Plants base-load
oil and gas fuelled Steam Cycle Plants
modulation
13 marzo 2009 40Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
MATISSE
3982 129 7892 20104098
10618 Base Scenario16591
2655
1523 6636
6388 2689
664
738
374
122
5383
3105105
885 6636
6195 12802
5479
1404
13 marzo 2009 41Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
I modelli di sistemi regionali: Piemonte e Lombardia
13 marzo 2009 42Dipartimento di Energetica - POLITODipartimento di Energetica - POLITOIEFE - MilanoIEFE - Milano
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Grazie per l’attenzione