Appunti Produzione e conversione energia elettrica, Prof Borghetti Nucci

Dispacciamento economico

Esercizio sui gruppi di potenza

Tre gruppi con potenze minime (MW) = [150, 300, 400], potenze massime (MW) = [300, 600, 800], offerte (€/MWh) = [80, 40, 30], potenza domandata = 1200 MW. Calcolare le potenze di minimo costo di produzione e i moltiplicatori di Lagrange associati ai vincoli di uguaglianza e di disuguaglianza. Dimostrare il procedimento seguito.

Reazione d'indotto e circuito equivalente di un alternatore

Formule della potenza attiva e di quella reattiva in funzione dell'angolo di carico delta.

Principio di funzionamento del trasformatore

Diagramma vettoriale del trasformatore. Utilità della connessione a triangolo a primario nei trasformatori di distribuzione MT/BT (facoltativo).

Regolazione della frequenza primaria

Esercizio sui generatori

Tre generatori, frequenza nominale = 50 Hz, Pmax=Pnom (MW) = [80, 300, 600], statismo = [5%, 4%, 4%], potenza iniziale (MW) = [50, 150, 550], variazione della potenza totale (MW) = 10 MW in diminuzione, tenendo conto che il carico aumenta dello 0,0075% per ogni 1% di aumento della frequenza. Dimostrare le formule utilizzate.

Dispacciamento economico con limiti di trasmissione

Calcolo dei prezzi nodali. Rendite di congestione da parte del gestore della rete. I diritti di trasmissione finanziari.

Formule dell'alternatore

Formule della potenza attiva e reattiva in funzione dell'angolo di carico delta. Punto di equilibrio (fra potenza meccanica e potenza elettrica) stabile e instabile. Curve delle prestazioni limite di un alternatore.

Calcolo dei transiti di potenza nelle reti magliate

Esercizio sulla configurazione a triangolo

In una rete con tre nodi e tre linee (configurazione a triangolo) si ha l'iniezione nel nodo 1 di 100 MW, il prelievo nel nodo 2 di 80 MW e il prelievo di 20 MW nel nodo 3. Contemporaneamente si ha l'iniezione nel nodo 2 di 50 MW e il prelievo di 50 MW al nodo 1. Calcolare i transiti di potenza T₁₂, T₁₃, T₂₃, sapendo che le reattanze delle tre linee sono x₁₂ = 0.25 p.u., x₁₃ = 0.5 p.u., x₂₃ = 0.15 p.u. Dimostrare le formule utilizzate e descrivere le ipotesi.

Coordinamento della produzione

Coordinamento della produzione idroelettrica con quella termoelettrica nel caso di potenza installata nelle centrali idroelettriche sempre maggiore del carico.

Sistemi di trasmissione e distribuzione

Sistemi di trasmissione e distribuzione in AT, MT e BT. Impianti elettrici utilizzatori con sistema TT.

Regolazione della frequenza primaria

Esercizio sui generatori

Tre generatori, frequenza nominale = 60 Hz, Pmax = Pnom (MW) = [800, 300, 600], statismo = [4%, 5%, 5%], potenza iniziale (MW) = [600, 250, 500], variazione della potenza totale (MW) = 10 MW in diminuzione. Calcolare le potenze dei tre generatori a regime dopo la variazione e il valore della frequenza. Dimostrare le formule utilizzate.

Calcolo della ripartizione dei flussi di potenza

Calcolo della ripartizione dei flussi di potenza con l'approssimazione in corrente continua. Ipotesi semplificatrici. Applicazione alla formula non approssimata dei transiti di potenza in una linea in corrente alternata. Matrice delle connessioni. Matrice B. Il nodo di saldo. La matrice PTDF.

Macchine asincrone

Costruzione e principio di funzionamento delle macchine asincrone. Scorrimento delle macchine asincrone. Circuito equivalente della macchina asincrona. Andamento della coppia della macchina asincrona al variare della velocità.

Calcolo dei transiti di potenza nelle reti magliate

Esercizio sulla configurazione a triangolo

In una rete con tre nodi e tre linee (configurazione a triangolo) si ha l'iniezione nel nodo 3 di 200 MW, l'iniezione nel nodo 2 di 80 MW e il prelievo di 280 MW nel nodo 1. Calcolare i transiti di potenza T₁₂, T₁₃, T₂₃, sapendo che le reattanze delle tre linee sono x₁₂ = 0.1 p.u., x₁₃ = 0.2 p.u., x₂₃ = 0.05 p.u. Dimostrare le formule utilizzate.

Mercato elettrico

Problema d'incontro della domanda e dell'offerta. Market clearing price. Problema di massimizzazione dei profitti del produttore.

Convertitori DC-AC

Convertitore DC-AC raddrizzatore a ponte monofase. Convertitore DC-AC raddrizzatore a ponte trifase. Convertitore DC-DC chopper. Convertitore DC-AC inverter monofase.

Dispacciamento economico

Esercizio sui gruppi di potenza

Tre gruppi con potenze minime (MW) = [50, 300, 300], potenze massime (MW) = [150, 600, 600], offerte (€/MWh) = [70, 46, 35], potenza domandata = 1000 MW. Calcolare le potenze di minimo costo di produzione, il prezzo di equilibrio, i moltiplicatori di Lagrange dei vincoli. Dimostrare il procedimento seguito.

Definizione di induttanza e capacità per unità di lunghezza

Definizione di induttanza per unità di lunghezza e di capacità per unità di lunghezza di una linea di trasmissione. Equazioni di un tratto infinitesimo di linea. Definizione di impedenza caratteristica e di costante di propagazione. Integrazione per l'intera lunghezza della linea. Circuito equivalente di una linea di trasmissione.

Macchine in corrente continua

Tipi di funzionamento della macchina in corrente continua. Caratteristica meccanica della macchina in corrente continua. Controllo della macchina in corrente continua.

Regolazione della frequenza primaria

Esercizio sui generatori

Tre generatori, frequenza nominale = 50 Hz, Pmax=Pnom (MW) = [300, 300, 600], statismo = [4% 4% 4%], potenza iniziale (MW) = [250, 200, 500], variazione della potenza totale (MW) = 5 MW in aumento. Calcolare le potenze dei tre generatori a regime dopo la variazione e il valore della frequenza. Dimostrare le formule.

Turbine eoliche

Relazione fra velocità del vento e potenza di una turbina eolica. Vantaggio del funzionamento a velocità di rotazione variabile.

Stabilità delle macchine sincrone

Stabilità statica. Stabilità transitoria. Equazione del moto e criterio delle aree macchina sincrona. Applicazione criterio delle aree a casi semplici. Analisi oscillazioni macchina sincrona collegata a nodo di potenza infinita (l'argomento di questa ultima frase è facoltativo).

Calcolo dei transiti di potenza nelle reti magliate

Esercizio sulla configurazione a triangolo

In una rete con tre nodi e tre linee (configurazione a triangolo) si ha l'iniezione nel nodo 1 di 150 MW, il prelievo nel nodo 2 di 100 MW e il prelievo di 50 MW nel nodo 3.