Titolo del Progetto di Ricerca

Monitoraggio, controllo e ottimizzazione delle microreti avanzate per lo sviluppo di nuovi servizi energetici e l’integrazione dei vettori energetici in una smart city

Optimization, monitoring and control of advanced microgrids for the development of innovative energy services and the integration of multiple energy carriers in a smart city

Idea progettuale

Il progetto ha come riferimento il concetto di microrete avanzata (advanced microgrid) cioè di un insieme di risorse energetiche, distribuite e collocate in un medesimo impianto o ambito geografico, finalizzato allo sviluppo di nuovi servizi energetici e di nuove modalità di interazione con le diverse sessioni del mercato energetico e con le altre infrastrutture energetiche urbane. Il progetto prevede il compimento di attività di ricerca finalizzate alla definizione di strumenti matematici e di architetture per il monitoraggio e l’ottimizzazione delle risorse energetiche presenti in una advanced microgrid, in ambito urbano. La ricerca mirerà pertanto allo sviluppo di funzioni e dispositivi innovativi per l’energy management systems che abbiano il fine di abilitare la partecipazione da parte di aggregati di risorse distribuite (e di advanced microgrid) ai nascituri mercati dei servizi energetici ancillari. Queste funzioni di controllo saranno incentrate sull’interazione con il mercato e con le reti, l’integrazione di rinnovabile e accumulo, e l’incremento della flessibilità negli usi energetici e delle reti stesse. In particolare si pensa a funzioni per la costituzione di riserva distribuita, demand response per i mercati per i servizi di dispacciamento, regolazione di tensione e di frequenza, inerzia virtuale. In aggiunta, gli studi prenderanno i considerazione la interazione con le altre infrastrutture energetiche urbane (rete gas, utenze termiche, mobilità elettrica).

The project is based on the paradigm of advanced microgrid, i.e. a collection of distributed energy resources, located in the same subsystem or geographic area, and integrated to develop innovative energy services for electric grids and new methods for the interaction with energy markets and urban energy infrastructures. The project activities will be aimed at the definition of new monitoring and control architectures, and mathematical tools for the optimization of the energy resources of advanced microgrids in a urban scenario. The research will include the development of innovative energy management system (EMS) functions and devices with the aim of enabling the participation of distributed energy resources (and advanced microgrids) to future and innovative markets of ancillary services. The new control functions will be based on the interaction with electric grids and markets, the integration of renewable sources and storage, and the increase of efficiency of distribution networks and end-users. In particular, the functions to be developed can include the setting up of distributed power reserve and the use of demand response for balancing markets, voltage and frequency regulation, and synthetic inertia. The project will also include the possibility of interactions among different urban energy infrastructures (gas distribution network, thermal loads, electric mobility).

Campo principale di ricerca

PE7 Ingegneria dei sistemi e delle comunicazioni: ingegneria elettrica, elettronica, delle comunicazioni, ottica e dei sistemi

PE7 Systems and communication engineering : Engineering Electrical, electronic, communication, optical and systems engineering.

Sottocampo di ricerca

PE7.2 Ingegneria elettrica: componenti e/o sistemi di Potenza

PE7.2 Electrical Engineering: power components and/or  systems

Dettagli dell’impegno di ricerca (obiettivi della produttività scientifica e relative caratteristiche qualitative)

Il primo obiettivo è determinare metodologie di analisi e ottimizzazione idonee per lo sviluppo di funzioni di energy management. Saranno studiati algoritmi e metodologie basati su tecniche di optimal control (per esempio model predictive control) che possano garantire efficienza, flessibilità e adattabilità del controllo delle microreti avanzate, anche in presenza di guasti e condizioni mutevoli (eventi di demand response, dynamic pricing, etc.). Il secondo obiettivo è individuare architetture di monitoraggio e controllo che possano garantire l’integrazione tra più risorse energetiche, l’interoperabilità e l’integrazione di dispositivi IoT con sistemi e componenti legacy. Una particolare attenzione sarà dedicata alla gestione dei protocolli per industrial e building automation, e alla compatibilità con gli smart meter 2G di prossima diffusione sul territorio nazionale. In seguito, metodologie e archietture saranno testate sul campo utilizzando le microreti e le test facility del Politecnico di Bari. L’utilizzo del sistema power-hardware-in-the-loop del LabZERO consentirà di provare sul campo la risposta di controllori, dispositivi, nuove strategie di controllo e simulare realisticamente l’interazione con altre infrastrutture energetiche. Definita la struttura test, l’ultimo fase sarà indirizzata alla verifica della capacità di una microrete avanzata di abilitare servizi energetici innovativi, fornire servizi ancillari alle reti, e seguire strategie multivettore di gestione.

I risultati della ricerca saranno presentati in lavori scientifici di livello adeguato per la pubblicazione su prestigiose riviste internazionali e atti di conferenze, come riviste e conferenze delle collane IEEE, IET, Elsevier.

The first aim is to identify suitable analysis and optimization methodologies for the development of energy management functions. Studies will include algorithms and methodologies based for example on optimal control techniques (such as model predictive control), which can guarantee efficiency, flexibility and adaptability of advanced microgrid control, even in the case of severe faults or mutated external conditions (demand response events, dynamic pricing, etc.). A second aim is to develop monitoring and control architectures that can guarantee the integration of distributed energy sources, the interoperability and the integration with IoT-compliant components or legacy systems. Activities will also take into account the compatibility with current protocols for industrial and home automation and with the smart meters 2G that will be soon deployed on the national territory. Methodologies and architectures will be field-tested using the microgrids and the test facility at the Politecnico di Bari. The Power Hardware-in-the-Loop test facility of LabZERO will be used to test the actual response of controllers, energy devices and control schemes, and to simulate realistically the interaction with other energy infrastructures. The last phase will be aimed at demonstrating the capabilities of an advanced microgrid to enable innovative services, supply ancillary services and integrate multi-carrier energy systems.

The results of the research will be presented in scientific works of a suitable level for publication on prestigious international journals and on proceedings of international conferences such as IEEE, IET, Elsevier journals and conferences.

Dettagli dell'impegno didattico

Al ricercatore potranno essere assegnati compiti didattici fino ad un massimo di  6 CFU, nell’ambito di insegnamenti afferenti al SSD ING-IND/33

The researcher could be required to teach up to 6 ECTS. Subjects will belong to SSD ING-IND/33 (Electric Power System)

Attività didattica e di didattica integrativa

Il Ricercatore dovrà svolgere attività didattica per le discipline afferenti al settore oggetto della selezione, relativamente ai corsi di studio triennale, magistrale e di dottorato.

The selected candidate will be involved in teaching activities on subjects related to Electric Power Systems, in Undergraduate, Master of Science, and PhD courses in the framework of the Department course plan.

Competenze richieste

Comprovata esperienza di ricerca e lavorativa nel campo delle monitoraggio, controllo e ottimizzazione delle smart distribution grids, microreti e smart cities, funzioni per energy management systems (EMS), sistemi energetici multi-vettore, energy hub e distretti energetici, demand response e integrazione di servizi ancillari avanzati (regolazione di tensione e frequenza, dispacciamento, inerzia virtuale). È inoltre richiesta esperienza nella conduzione di prove di laboratorio con sistemi di monitoraggio e controllo di microreti e test di tipo power hardware-in-the-loop.

The candidate should demonstrate proof of research and working experience in the fields of optimization, monitoring and control of smart distribution grids, microgrids and smart cities, energy management system (EMS) functions, multi-energy systems, energy hubs and energy districts, use of demand response and integration of innovative ancillary services (voltage and frequency regulation, optimal dispatch, synthetic inertia). It is also requested a specific experience in the conduction of laboratory experiments with monitoring and control of microgrids and power hardware-in-the-loop testing.

Esperienze di ricerca richieste

Almeno tre anni di esperienza documentata di ricerca scientifica nel settore ING/IND 33 (Sistemi elettrici per l’energia) sulle tematiche dell’ottimizzazione e controllo di sistemi elettrici di potenza.

At least three years of documented scientific research experience in the sector ING IND 33 (Electrical Energy systems) on control and optimization methods applied to power systems.

Lingua richiesta

Lingua: inglese

L’accertamento avverrà sulla base delle pubblicazioni scientifiche in lingua inglese. La Commissione potrà, eventualmente, accertare il grado di conoscenza della lingua inglese anche mediante colloquio in presenza.

Language: English

Evaluation will be conducted on the basis of the scientific publication written in English language. If necessary, the evaluation committee will assess the English knowledge level through an oral examination.

Numero massimo di pubblicazioni presentate dai candidati ai fini della valutazione

10 (dieci)

10 (ten)

Competenze informatiche richieste

Conoscenza dei principali linguaggi di programmazione e software di calcolo e simulativi per l’analisi dei sistemi elettrici e l’ottimizzazione, e simulazione real-time (ad es. Matlab, Simulink, Fortran, Gurobi solver, RT Lab).

Knowledge and expertise of main languages, softwares, simulation tools for power system analysis and optimization, and real-time simulation (e.g. Matlab, Simulink, Fortran, Gurobi solver, RT Lab).

Servizio agli studenti

Assistenza didattica e tesi di laurea e tirocini

Teaching assistance and thesis projects

Requisiti specifici di ammissione

Vedi art. 2 del bando

Diritti e doveri

Come previsto dalle vigenti disposizioni di legge in materia di stato giuridico dei ricercatori universitari a tempo indeterminato, per quanto compatibili, dal Contratto individuale di lavoro e dai vigenti Statuto e Codice di comportamento di questo Politecnico di Bari.

Il ricercatore è tenuto a svolgere la propria attività nel rispetto delle indicazioni contenute nell’Atto Unilaterale d’Obbligo per la realizzazione del Programma Regionale “Research for Innovation – REFIN” POR PUGLIA FESR-FSE 2014/2020 e, in particolare, nella scheda contenuta nell’Allegato 1 al predetto Atto, riferita alla presente procedura di reclutamento e disponibile sul portale www.poliba.it di questo Ateneo.