Assessing frequency support and voltage regulation by wind turbines: scalability and replicability analysis of the OSMOSE project

This thesis aimed to conduct a scalability and replicability analysis within a European smart grid project. In detail, the focus was on the results achieved by two pilot wind farms that implemented the provision of synthetic inertia and automatic voltage control. From a scalability and replicability analysis, it is expected to obtain both absolute information on the performance of the implemented solutions and information on what might be the main barriers and difficulties in implementing the same functions on a different scale or with different boundary conditions. Therefore, two different types of analysis were set up: a qualitative one, which directly involved the project partners with the aim of investigating the technology used, and a second quantitative analysis, which analysed the functional aspects of the implemented solutions by assessing the availability and impacts that the new regulatory services would have on the entire national perimeter. The first analysis allowed to understand the strengths and barriers of each implementation. The second analysis, on the other hand, was necessary to estimate the results that could be obtained by extending the innovative functions to all existing plants in the area, bearing in mind that in the provision of services based on wind power it is essential to consider the variability and arbitrariness characteristic of wind.

Questa tesi di laurea ha avuto come obiettivo quello di condurre una analisi di scalabilità e replicabilità all’interno di un progetto Europeo relativo alle smart grid. Nel dettaglio, ci si è concentrati sui risultati raggiunti da due impianti eolici pilota che hanno implementato la fornitura di inerzia sintetica e la regolazione automatica della tensione. Da una analisi di scalabilità e replicabilità, ci si aspetta di ottenere sia indicazioni assolute sulle performance delle soluzioni implementate sia, soprattutto, indicazioni su quelle che potrebbero essere le principali barriere e difficoltà nell’implementare le medesime funzioni su differente scala o con differenti condizioni al contorno. Perciò, si sono impostate due diverse tipologie di analisi: una di tipo qualitativo, che ha direttamente coinvolto i partner del progetto con lo scopo di investigare sulla tecnologia utilizzata, e una seconda analisi quantitativa, che si è svincolata dagli aspetti tecnologici dei singoli impianti e quindi ha analizzato la disponibilità e gli impatti che i nuovi servizi di regolazione avrebbero sull’intera penisola italiana. La prima analisi ha permesso di comprendere potenzialità e barriere delle singole implementazioni. La seconda invece, si è resa necessaria per stimare i risultati che potrebbero essere ottenuti estendendo le funzioni innovative a tutti gli impianti esistenti sul territorio, tenendo conto che nella fornitura di servizi basata su fonte eolica è fondamentale considerare la variabilità e arbitrarietà caratteristica del vento.