Valerio Vadacchino - Global Smart Grid Federation

Electrical Energy Storage
Systems in Enel
Focus on distribution
application
Valerio Vadacchino
Washington, 04 June 2014
Enel Group
Overview
1999
Upstream
Gas
Generation
Distribution
Sales
Presence in
40 countries
4 continents
Installed Capacity
99 GW
Customers
~ 61 million
Employees
71,394
EBITDA
~ 22.2 billion USD
CAPEX 2013-2017
~ 36.6 billion USD
Data as of December 31, 2013 (2013 consolidated results)
Enel is a global corporation among the largest utilities in the world leader
in generation, distribution and sale of electricity and gas
Valerio Vadacchino
Washington, 04 June 2014
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USE: Public
Issuing Enel Distribuzione SpA
Utility new challenges across 21th century
Grid reliability
quality of service
Energy surety
disaster recovery
Replacement of
ageing
infrastructures
Operational costeffectiveness
Integration of
Distributed
Generation
New services
(i.e. EV, storage)
Valerio Vadacchino
Washington, 04 June 2014
Changes in consumption behavior and
Increases in peak-demand
Smart Grids are a key element in facing those challenges
Severe weather conditions
Electricity as a primary resource, especially
for critical loads
Originally designed to manage 1-way flow
New services need to be provided to customers
Downward pressure on rates from Regulators
System optimization to support new
investments
Requirement for bi-directional electric flow
Limited network hosting capacity
New loads to be incorporated to the system
Unknown impact on the network
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Issuing Enel Distribuzione
3 SpA
Functions of the ESS
Eurelectric view
Source: “Decentralized Storage: Impact on future distribution grids” A Eurelectric paper
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Issuing Enel Distribuzione SpA
Distributed generation: an exponential growth
Connections to Enel Distribuzione grid
Connections – yearly data (MW)
12000
ENEL DISTRIBUZIONE
10000
540000 connections – 25,6 GW
Not RES
6000
4000
2000
Hydro
9%
Biogas
8000
0
4%
4%
Waste
LV
MV
HV
5%
Connections – cumulative data (MW)
Solar
30000
Wind
15%
63%
25000
20000
15000
10000
5000
0
Data up to Apr. 2014
LV
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MV
HV
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Issuing Enel Distribuzione SpA
Energy flow from transmission grid
HV-MV transformers with energy flow reversal
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Issuing Enel Distribuzione SpA
Enel approach in ESS technology evaluation
Laboratory testing
•
•
•
•
Lithiu
ZEBR
m
Assess energy storage technologies KPIs in different regimes and evaluate operatingAreadiness for
utility applications in terms of performance, durability, cycling and dispatch
Pilot scale storage system testing using Design of Experiments (DoE) techniques
Develop guidelines for integration of components to achieve a synergic use of energy storage, power
electronics, distributed generation and backup engines
Set mid and long-term targets for technologies performances
Grid integrated demos
•
•
Deploy energy storage solutions in field for different applications – Hybrid island system
management , voltage and frequency support, renewable support and integration
Support on-going smart grid MW scale demonstrations in energy distribution network
Development of optimal market-based dispatching algorithms
Feasibility study
•
Evaluate economic and technical viability of storage applications (renewable
integration, isolated grid management, ancillary services provision, etc.)
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Issuing Enel Distribuzione SpA
Electrical Storage Systems (ESS) in ED
The projects and sites
G4EU Project
Partners: Samsung - Loccioni 1 MVA / 1 MWh
LV pilots
Samsung - Loccioni 2 X 32 kVA / 32 kWh
Isernia Project
Siemens – Sanyo 1 MVA / 0,5 MWh
POI Project
NEC 2 MVA / 2 MWh
SAET – SAFT 2 MVA / 1 MWh
ABB – FAAM 2 MVA / 1 MWh
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Electrical Storage Systems (ESS) in ED
Test a wide range of functionalities
POI
G4EU
LV pilots
Isernia
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Electrical Storage Systems (ESS) in ED
The POI project
Three ESS will be used to reduce the variability of the power flow in the parts of the
network with high penetration of RES, alleviating fast power flow variations in case of wind
gusts or passage of clouds. In particular, the ESS will be used to control energy exchange
profiles between the HV/MV substations and the National Grid to make them more
predictable (1h - 24h ahead).
ESS main characteristics
Battery technology: Li-ion
Dirillo
Max power: 2 MVA
Energy capacity: 1 MWh (2), 2 MWh (1)
Number of cycles: 2000 ÷ 4000
Campi
salentina
Chiaravalle
Efficiency: 85%
Max installation area: 200 m2/MWh
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Issuing Enel Distribuzione SpA
POI project
The ESS’s
NEC solution with NEC Li-ion
batteries
2 MVA / 2 MWh
N. cycles: 4000
ABB solution with FAAM Li-ion
batteries
Efficiency: 81%
2 MVA / 1 MWh
Req. area: 400 m2
N. cycles: 3000
SAET solution with SAFT Li-ion
batteries
Efficiency: 83%
2 MVA / 1 MWh
Req. area: 200 m2
N. cycles: 2000
Efficiency: 80%
Req. area: 200 m2
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Grid4EU
Italian Demo within EU project
Emilia Romagna
 Project is located in Forlì – Cesena (Emilia Romagna)
 2 HV/MV substations, over 20 MV lines,
about 160 MV substations and
about 35,000 LV customers impacted
 High penetration of RES, mostly photovoltaic (about 40 MW)
 Low consumption area
 Back-feeding phenomenon from MV to HV
Forlì
Cesena
G4EU Project: Installation in start
Loccioni solution with Samsung Li-ion batteries
1 MVA / 1 MWh
N. cycles: 5200
Efficiency: 83%
Req. area: 120 m2
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Issuing Enel Distribuzione SpA
12
Electrical Storage Systems (ESS) in ED
The LV storage pilots
Enel Distribuzione started several experiences about “grid
flexibility” in LV network; for example in the ADDRESS
European project the demand response was studied.
Flexibility in LV network can help to solve several problems
usually approached with traditional solutions; for example
voltage regulation and overload management.
In this scenario the LV storage can have is role; the 2 ESS
in Abruzzo were installed during the 2012, in particular for
voltage regulation service in 2 LV feeders.
ESS in LV network: Installations completed
2 Loccioni/Samsung ESS (32 kVA / 32 kWh) was
installed for voltage regulation and hosting capacity
rising in 2 LV feeders.
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Isernia Project
Overview
•
Budget: 6,9 M€
•
Funding: AEEG (Italian Regulator) – Delibera 39
+2% Additional WACC on investments related to
Smart Grids and energy efficiency
•
Project Duration: 3 years (March 2011 – March 2014)
•
Project Location: Carpinone (Isernia)
Objectives:
Project is located
in Isernia (Molise,
Italy)
Demonstrate, under real field conditions, new telecommunication technologies aimed at
testing a series of Smart Grid technologies (including storage systems)
The project addresses four smart grids related technologies
Integration of
renewables
09/07/2014
Valerio Vadacchino
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Storage
Customer Engagement
(demand response)
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Electric Vehicles
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Electrical Storage Systems (ESS) in ED
The Isernia project
Siemens technology with Sanyo Li-ion
batteries
1 MVA / 0.5 MWh
Number of cycles: 2000
Efficiency: 85%
Required area: 90 m2
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Issuing Enel Distribuzione SpA
Electrical Storage Systems (ESS) in ED
Plan for the future
Enel Distribuzione has identified other 44
potential installations.
Waiting for changes in regulatory framework to
proceed with the installations.
Total size: 60 – 80 MW / > 100 MWh;
Period: 2013 – 2015;
Size: 1 – 2 MVA / 1 – 2 MWh per HV/MV
substation.
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Issuing Enel Distribuzione SpA
Valerio Vadacchino
Manager Smart Grid Business Development
Business Development
Enel Green Power North America, Inc.
1 Tech Drive
Andover, MA 01810
T +1 978 513 3472
M +1 978 284 9524
F +1 978 681 7727
[email protected]
Many thanks for
your attention