Optimal sizing of distributed energy resources in microgrids

This work is focused on the optimal sizing of the Distributed Energy Resources included in a Microgrid. In recent years Microgrids are one of the most relevant research topics in electrical power systems. They are electricity distribution systems containing loads and distributed energy resources that can be operated in a controlled, coordinated way either while connected to the main power network or while islanded, and they are considered a key component of the smart grid scenario, aimed at obtaining better integration of distributed energy resources, increasing energy efficiency and reliability of the whole system, and providing the possibility to improve power quality and to achieve grid-independence to individual end-user sites. Despite the strong consensus existing among researchers and stakeholders on the variety and importance of the advantages deriving from the implementation of the Microgrid paradigm in modern electrical distribution systems, their widespread diffusion is hindered from cost considerations and from the difficulties in conducting a comprehensive cost-benefit analysis and in identifying qualified modalities for system design and management. Although the accurate evaluation of the economic results originating from the deployment of a µG is a demanding task, due to considerable uncertainties affecting the required input data, the complexity of system model and market dynamics, difficult representation of the economic value for some outcomes, the identification of efficient methodologies for the optimal system design is important to allow appropriate analyses and informed choices on the opportunity and feasibility of µG realizations. A fundamental aspect involved in the Microgrid design process, which constitutes the object of this work, is the choice and sizing of Distributed Energy Resources to be installed, including both Distributed Generators (DGs) and Electrical Energy Storage Systems (ESSs). The thesis includes four chapters: - Chapter 1 is an introduction to Microgrids, outlining their definition and main characteristics, the role they can play in present and future power systems, expected benefits and challenges related to their adoption and diffusion. - Chapter 2 introduces different approaches applicable to the problem of optimally sizing the distributed energy resources included in a microgrid; a categorization is made distinguishing analytical approaches, mathematical programming approaches and heuristic approaches, then various techniques used to deal with the uncertainty affecting design parameters are presented: sensitivity analyses, Stochastic Optimization, Sample Average Approximation, Robust Optimization and Decision Theory. - Chapter 3 presents a new analytical approach aimed at the optimal sizing of energy storage systems in DC microgrids, pursuing the objective to improve the efficiency of energy supply through the minimization of line losses; the DC µG under study is characterized by the presence of loads, fossil and renewables based generation units and storage devices; numerical applications show the effectiveness of the method and allow implementing sensitivity analyses to identify ratios between costs of energy and cost of storage devices which make their installation convenient. - Chapter 4 is focused on the application of mathematical programming approaches to the problem of optimally sizing, from an economic perspective, the Distributed Energy Resources included in a Microgrid; the proposed procedure is based on Mixed Integer Linear Programming and allows to determine the optimal sizes of Distributed Energy Resources, i.e. distributed generators and storage devices, which minimize the Microgrid Total Cost of Ownership, given location and load characteristics, also considering the opportunities of Load Management related to the presence of different quotes of controllable loads. Two variants of the sizing procedure are presented: the first uses a deterministic approach, not considering the uncertainties that affect design parameters, while the second uses a Robust Optimization approach to deal with them. In both cases, the performance of the sizing results against uncertainty is evaluated a-posteriori by means of Monte Carlo simulations. Numerical applications to a case study, referring to a DC µG with PV generation, storage and a certain amount of flexible load, are reported to show the effectiveness of the proposed methodology and allow different useful considerations. Three appendices accompany the above mentioned chapters: - Appendix A, linked to Chapter 3, presents an application of the superposition principle to derive a simple analytical expression of the power losses caused by the circulation of currents through the resistances of branch lines connecting the nodes of a DC network, depending on the nodal currents and the conductance matrix of the network; - Appendix B details the calculations and operations made to adapt the standard AC LV CIGRE distribution network to be used as a DC test grid in the numerical applications of Chapter 3; - Appendix C describes a well-established methodology of mathematical programming, useful to force different variables not to being simultaneously different from zero while preserving the linearity of the problem formulation, used in Chapter 4 to prevent solutions where energy is sold to the grid and bought from the grid at the same time (which is physically impossible on a single PCC)

i-Rheo: Measuring the materials' linear viscoelastic properties “in a step”!

A new analytical technique for determining a materials' linear viscoelastic properties from a simple step-strain measurement is reported. The technique avoids the need for idealisation of real measurements. The technique involves evaluating the Fourier transforms of raw experimental data describing both the time-dependent stress and strain functions. A comparison with conventional linear oscillatory measurements for a diverse range of complex materials is made and the technique is shown to be superior to existing linear oscillatory measurements in all cases

Voce: Prelievi e analisi di campioni

Con la legge 30.6.2009 n. 85 l'Italia ha ratificato l'adesione al Trattato di Pr\ufcm, in vista del rafforzamento della cooperazione tra Stati nella lotta al terrorismo, alla criminalit\ue0 transfrontaliera e alla migrazione illegale, tramite lo scambio di informazioni genetiche. La novit\ue0 pi\uf9 saliente che l'adesione al Trattato ha importato nell'ordinamento interno concerne l'introduzione di un'inedita disciplina dei prelievi coattivi di materiale biologico, volta alla tutela dei diritti individuali nell'impiego processuale di strumenti tecnico-scientifici che consentano di non disperdere il materiale probatorio relativo ad un fatto criminoso. Il tema rievoca la tradizionale distinzione che attribuisce all'imputato la duplice funzione di \u201corgano\u201d ed \u201coggetto\u201d nella formazione della prova, a seconda del contributo attivo o passivo che lo stesso apporti alla vicenda processuale. Questi \ue8 considerato \u201corgano\u201d di prova nell'espletamento di attivit\ue0 che costituiscono esercizio del diritto di difesa, nelle due componenti, positiva e negativa, del diritto di difendersi provando e del diritto al silenzio. Viceversa, si parla di imputato come \u201coggetto\u201d di prova allorquando gli sia richiesto un mero pati rispetto all'attivit\ue0 di istruzione probatoria, come accade nelle ispezioni, nelle perquisizioni, nelle ricognizioni personali, nonch\ue9, pi\uf9 in generale, negli accertamenti che si espletano sul corpo del giudicabile, il quale viene in rilievo non come parte processuale, ma come mera entit\ue0 fisica. Il regime di nuovo conio \ue8 intervenuto a colmare la lacuna normativa lasciata dalla sentenza n. 238 del 1996 con cui la Corte costituzionale aveva dichiarato l'illegittimit\ue0 dell'art. 224, comma 2, c.p.p. nella parte in cui consentiva interventi peritali sul corpo della persona, in violazione del principio di riserva di legge che presidia, ex art. 13 Cost., la libert\ue0 personale. La pronuncia ha individuato un \u201cnocciolo duro\u201d rappresentato dalla libert\ue0 corporale, indissolubilmente legata ai principi di libert\ue0 morale, integrit\ue0 psico-fisica e salute della persona, non comprimibili a fini processuali. La Carta fondamentale prevede un'unica ipotesi di lesione del diritto alla salute nell'ambito dei trattamenti sanitari obbligatori, per finalit\ue0 estranee all'accertamento penale; la libert\ue0 morale, peraltro, rappresenta il quid pluris che sopravvive alla compressione del potere statale, persino durante la pi\uf9 intensa restrizione della libert\ue0 personale. Se questo \ue8 il quadro costituzionale di riferimento, \ue8 evidente come il previgente regime in materia di prelievi biologici coattivi abbia disatteso le indicazioni provenienti dalla Consulta. Difatti, a distanza di quasi un decennio dal monito del Giudice delle leggi, il legislatore intervenne (con la legge 31 luglio 2005, n. 155) \uabin un modo persino pi\uf9 imbarazzante dell'inerzia sino ad allora mantenuta\ubb, attribuendo un potere di intrusione corporale (attraverso il prelievo di capelli o saliva nel corso delle indagini) alla polizia giudiziaria, previa autorizzazione - anche orale, purch\ue9 confermata per iscritto - del pubblico ministero, a soli fini identificativi e purch\ue9 sussistesse il pericolo di alterazione o dispersione della res. Non era contemplato il potere giudiziale di disporre un prelievo biologico a fini peritali e l\u2019esclusivo orientamento teleologico dell\u2019atto d\u2019indagine ne limitava fortemente l\u2019utilit\ue0. Veniva, pertanto, inopinatamente elusa la doppia riserva, di legge e di giurisdizione, che presidia la materia. La riforma realizza una netta soluzione di continuit\ue0 rispetto alla normativa precedente, attraverso l'individuazione nell'organo giurisdizionale del baricentro del micro-sistema normativo dedicato ai prelievi biologici coattivi. Se la libert\ue0 personale pu\uf2 subire restrizioni per atto motivato dell'autorit\ue0 giudiziaria, pertanto anche del pubblico ministero, l'intrusione nella sfera corporale esige l'egida di un soggetto super partes, indifferente rispetto all'esito del processo. Il legislatore ha costruito una disciplina minuziosa, concernente sia l'an che il quomodo dei prelievi, in ossequio alla riserva di legge dettagliata (nei \u201cmodi\u201d e nei \u201ccasi\u201d) imposta dalla Consulta. Ne \ue8 derivato un apparato \uabmulti-livello\ubb, calibrato sulla sistematica del codice e diversificato in base all'orientamento teleologico dell'accertamento \u2013istituzionale, probatorio, investigativo o identificativo-, in cui ogni tipologia \ue8 rigidamente separata dalle altre