Provision of frequency regulation by a residential microgrid integrating PVs, energy storage and electric vehicle

Bampoulas, Adamantios; Karlis, Athanasios

doi:10.1109/eeeic.2017.7977472

Cited by 7 publications

(4 citation statements)

References 9 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Since efficient EVs' chargers are available, the main objectives of EVs' charging management systems are to minimize peak loads, to avoid distribution network issues, 37 to regulate the voltage and the frequency of the systems, 38–40 and to reduce the charging EVs' energy costs, 41 peak load, 37 and load variations 42 . The main developed optimization techniques that have been based on linear and nonlinear programming, dynamic programming, and rule‐based methods, as well as metaheuristic methods, such as ant colony optimization, genetic algorithm, and PSO, 42 have been proposed to determine the optimal configuration of EVs' charging systems.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

“…EVs are modeled as agents, which can (a) be charged, (b) be parked, or (c) travel 39 . The state of the EV agents is defined by the following parameters: The EV's index, providing information about the position of the charging EV in the low‐voltage system; The model of the EV, which includes the technical characteristics of the vehicles (battery capacity and ECPK); The battery SoC of the EV; The state of the EV, which declares if EV charges, is parked, or takes a trip; The EV's charging signal, declaring if the EV will be charged at a given time interval; The EV's charging delay time, declaring the time that the EV is waiting to be charged, but due to the technical constraints of the network cannot charge; The EV's charging power, in which the EV will be charged, at a given time interval. According to the states of the EVs, at each time step, the SoC of the battery: (a) can be increased, if EVs are charging; (b) can be decreased, if EVs are taking a trip; and (c) can remain the same, if EVs are parked.…”

Section: Description Of the Considered Multi‐agent Systemmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

An intelligent decentralized energy management strategy for the optimal electric vehicles' charging in low‐voltage islanded microgrids

Boglou

Karavas

Karlis

et al. 2021

Intl J of Energy Research

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Summary The expected significant growth in global electricity demand, followed by the adoption of green energy sources, led to the modernization of the energy distribution grids, such as the development of microgrids that can improve the reliability of the electric power system. Meanwhile, the increased integration of electric vehicles is expected to have a negative impact on power quality, normal operation, and investment costs of the microgrid. In this paper, a microgrid topology was studied for the islanded operation of a low‐voltage distribution network. The deployment of such energy management systems is essential to guarantee the safe and reliable operation of isolated microgrids. Hence, a decentralized energy management system, based on multi‐agent systems, was developed for the efficient charging of electric vehicles, by expanding a state‐of‐the‐art fuzzy logic controller‐based energy management strategy, in combination with a charging power controller, based on fuzzy cognitive maps. According to the authors' best knowledge, this is the first time that fuzzy cognitive maps theory is introduced in EVs' charging management problems. The performance of the proposed multi‐agent decentralized energy management system presented significant reduction in the investment costs of the microgrid, as compared with the use of a sole fuzzy logic controller‐based energy management strategy. The total cost of the microgrid for a 20‐year investment period is decreased by approximately 8.8%. Furthermore, the incorporation of the fuzzy cognitive maps‐based charging power controller leads to a significant amount of chargeable EVs. The mean chargeable EVs increased by 31%. Finally, the proposed energy management system reduces the peak load and load variances approximately 17% and 29%, respectively, without shifting and delaying the charging of the EVs. Hence, the proposed novel charging management system offers an intelligence approach for islanding distribution grids including the high penetration of electric vehicles by presenting operational and financial benefits.

show abstract

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Section: Description Of the Considered Multi‐agent Systemmentioning

confidence: 99%

An intelligent decentralized energy management strategy for the optimal electric vehicles' charging in low‐voltage islanded microgrids

Boglou

Karavas

Karlis

et al. 2021

Intl J of Energy Research

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…However, its detailed presentation along with the equations governing its operation is beyond the scope of this paper but can be found in [19]. Furthermore, the MPPT technique chosen in this study is described thoroughly in [20].…”

Section: Description Of the Simulation Modelmentioning

confidence: 99%

Real‐time energy storage management system of a nanogrid integrating photovoltaics and V2G operation

Bampoulas

Karlis

2019

J. eng.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

“…66) , όπου ο λόγος των ρευμάτων δίνεται (για την περίπτωση του Flyback αντιστροφέα) από την ανάλυση της προηγούμενης ενότητας και την εξίσωση (5.61).Στη συνέχεια, παρατίθενται οι ενδεικτικές τιμές των μεγεθών Gain και � ,ℎ � ,1 Σχήμα 5.14β: Κανονικοποιημένη αρμονική παραμόρφωση της τάσης στο ΣΚΣ, � ,ℎ � ,1 � , συναρτήσει του λόγου ̂ℎ̂1 ⁄ με παράμετρο τον συντελεστή ποιότητας QL, αριστερά) h=2, δεξιά) h=3…”

unclassified

Διερεύνηση Της Λειτουργίας Αντιστροφέων Για Τη Διασύνδεση Διεσπαρμένων Μονάδων Παραγωγής Με Το Δίκτυο Χαμηλής Τάσης

Βογλίτσης¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τη διερεύνηση μεθόδων ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης υπό το πρίσμα της μαζικής διείσδυσης των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής (ΜΔΠ) στα δίκτυα χαμηλής τάσης (ΧΤ). Το πρόβλημα αυτό αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα που έχουν να αντιμετωπίσουν σήμερα οι Διαχειριστές των Δικτύων Διανομής και εντάσσεται στο ευρύτερο πλαίσιο των σημαντικών αλλαγών που έχουν εισαχθεί στους επιμέρους κώδικες δικτύων των μεγαλύτερων ενεργειακών αγορών παγκοσμίως, προκειμένου να αντιμετωπίσουν τα προβλήματα τα οποία προκύπτουν από την ένταξη των ΜΔΠ σε αυτά. Στο ίδιο πλαίσιο, ζητήματα όπως η συμπεριφορά των αντιστροφέων διασύνδεσης σε περίπτωση σφάλματος του δικτύου, καθώς και οι αρχές σχεδιασμού που πρέπει να ενσωματώσουν οι διασυνδεδεμένες ΜΔΠ ώστε να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της ικανότητας αδιάλειπτης λειτουργίας σε σφάλμα (Fault Ride Through Capability, FRTC) έχουν προσελκύσει επίσης το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας.Όσον αφορά το ζήτημα της ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης, η αντιμετώπισή του στην υφιστάμενη βιβλιογραφία ήταν αρκετά ελλιπής. Συγκεκριμένα, διαπιστώθηκε ότι οι υφιστάμενες μέθοδοι της διεθνούς βιβλιογραφίας δεν είναι συμβατές με τη μαζική διείσδυση των ΜΔΠ στα δίκτυα ΧΤ, καθώς δεν λαμβάνουν υπόψιν σημαντικά ζητήματα τα οποία προκύπτουν από αυτήν την εξέλιξη. Συγκεκριμένα, ένας σημαντικός αριθμός μεθόδων δεν λαμβάνει υπόψιν τη σημαντική υπόβαθμιση της ποίοτητας της παραγωμένης ισχύος και τα σημαντικά προβλήματα flickering στην τάση στο ΣΚΣ τα οποία προκαλούνται σε περιπτώσεις ασθενών δικτύων ή σε περιπτώσεις υψηλής διείσδισης ΜΔΠ. Επιπρόσθετα, οι υφιστάμενες μέθοδοι ανίχνευσης φαίνεται να αγνοούν τεχνικούς περιορισμούς που εμποδίζουν την εφαρμογή τους στους αντιστροφείς διασύνδεσης των ΜΔΠ στα δίκτυα ΧΤ και δη στη σημαντική κατηγορία των μικροαντιστροφέων. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι μικροαντιστροφείς με ψευδο-δεσμό συνεχούς τάσης (οι οποίοι αποτελούν την πιο σημαντική κατηγορία της οικογένειας των μικροαντιστροφέων). Οι εν λόγω αντιστροφείς μπορούν να υλοποιήσουν – εξαιτίας της βαθμίδας μεταγωγής – μονάχα μεθόδους ανίχνευσης οι οποίες διαταράσσουν την ενεργό ισχύ της ΜΔΠ, δυσχεραίνοντας έτσι τη μαζική διείσδυση των ΜΔΠ στα δίκτυα χαμηλής τάσης. Προς την ίδια κατεύθυνση, επισημάνθηκε και η αδυναμία των υφιστάμενων προτύπων αξιολόγησης των μεθόδων αυτών, τα οποία έως σήμερα αξιολογούν τις μεθόδους ανίχνευσης βασιζόμενες σε διατάξεις δοκιμών με έναν μόνο αντιστροφέα διασύνδεσης, χωρίς να λαμβάνουν υπόψιν τις αλληλεπιδράσεις λόγω της σύνδεσης πολλαπλών ΜΔΠ στον ίδιο κόμβο. Τα παραπάνω στοιχεία αποτέλεσαν το βασικό κίνητρο ενασχόλησης της παρούσας διατριβής με το ζήτημα της ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης.Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά μελετήθηκε ενδελεχώς η υφιστάμενη κατάσταση των μεθόδων ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης καθώς και τα σχετικά υφιστάμενα πρότυπα των σημαντικότερων διεθνών οργανισμών.Στη συνέχεια, προτάθηκε μία μέθοδος ανίχνευσης η οποία δεν διαταράσσει την ενεργό ισχύ της ΜΔΠ και δεν υποβαθμίζει την ποιότητα της εγχεόμενης ισχύος. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στην έμμεση καταγραφή της εμπέδησης στην έξοδο του αντιστροφέα διά της έγχυσης κατάλληλα επιλεγμένης (ως προς την τάξη και το μέτρο) αρμονικής συνιστώσας ρεύματος.Προκειμένου να εφαρμοστεί η μέθοδος αυτή στη σημαντική κατηγορία των μικροαντιστροφέων με ψευδο-δεσμό συνεχούς τάσης, προτάθηκε μία τεχνική η οποία επιτρέπει σε αρμονικές συνιστώσες ρεύματος να διοχετευθούν στο σημείο κοινής σύνδεσης (ΣΚΣ) ανεπηρέαστες από τον μεταγωγέα (unfolder) της εν λόγω τοπολογίας. Σημαντικό κομμάτι της παρούσας διατριβής αποτέλεσε και η εξαγωγή μίας γενικής μεθόδου μοντελοποίησης των εν λόγω αντιστροφέων, η οποία βασίζεται στο ισοζύγιο της στιγμιαίας ισχύος. Με αυτόν τον τρόπο, προέκυψε η ανάλυση της στιγμιαίας ισχύος του αντιστροφέα στο πεδίο της συχνότητας, η οποία επέτρεψε την απεμπλοκή της εγχεόμενης αρμονικής συνιστώσας ρεύματος και της προκαλούμενης αρμονικής συνιστώσας τάσης. Η μεθοδολογία ανάλυσης της στιγμιαίας ισχύος έχει γενική ισχύ και επομένως είναι έγκυρη για οποιονδήποτε τύπο αντιστροφέα.Στη συνέχεια, προτάθηκε μία νέα ολοκληρωμένη μέθοδος ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης, η οποία βασίζεται στη λογική της έγχυσης κατάλληλης αρμονικής συνιστώσας ρεύματος και παράλληλα είναι απολύτως συμβατή με τις συνήθεις πλατφόρμες μικροεπεξεργαστών των μικροαντιστροφέων. Τα πλεονεκτήματα της νέας μεθόδου – πέραν της υψηλής ποιότητας ισχύος και της μη διαταραχής της ενεργού ισχύος – είναι το μικρό υπολογιστικό κόστος, η υλοποίησή της σε επίπεδο λογισμικού (δεν απαιτεί τροποποιήσεις στο υλικό της διάταξης) και η απαίτηση μόνο ενός αισθητήρα τάσης στο σημείο διασύνδεσης (ο μετρητής αυτός παρέχεται σε όλους τους αντιστροφείς διασύνδεσης ΜΔΠ). Τούτο επιτεύχθηκε μέσω της ανάπτυξης ενός αλγορίθμου συσχέτισης της τάσης στο σημείο διασύνδεσης (ΣΚΣ) με ένα πρότυπο σήμα (ίδιας αρμονικής τάξης με αυτήν της εγχεόμενης αρμονικής συνιστώσας ρεύματος). Σε επόμενο βήμα, βελτιστοποιήθηκαν οι παράμετροι της νέας μεθόδου σε άμεση συνάρτηση με τα τεχνικά/λειτουργικά χαρακτηριστικά του δικτύου ΧΤ στο σημείο διασύνδεσης, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η περιοχή (ζώνη) εσφαλμένης ανίχνευσης.Σημαντικό τμήμα της διατριβής αποτελεί η ολοκληρωμένη συγκριτική μελέτη των τεχνικών ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης, οι οποίες είναι κατάλληλες για τους μικροαντιστροφείς. Σε αυτό το πλαίσιο, αναδείχθηκε ότι η προτεινόμενη μέθοδος στην παρούσα διατριβή υπερισχύει έναντι των υπολοίπων μεθόδων και σχημάτων έγχυσης αρμονικών συνιστωσών, καθιστώντας την ως την πλέον κατάλληλη για εφαρμογή υπό υψηλά ποσοστά διείσδυσης ΜΔΠ ή / και συνθήκες ασθενούς δικτύου. Επιπρόσθετα, σε αυτό το πλαίσιο σχεδιάστηκε και εφαρμόστηκε μία πρότυπη μεθοδολογία αξιολόγησης των τεχνικών ανίχνευσης του φαινομένου της νησιδοποίησης, η οποία είναι κατάλληλη για υψηλά ποσοστά διείσδυσης (ή για ασθενή δίκτυα). στηρίζεται δε, στην εξάλειψη της ΖΜΑ και στην αξιολόγηση της ΖΕΑ, με παραμέτρους το ποσοστό διείσδυσης και τις επιπτώσεις στην ποιότητα της εγχεόμενης ισχύος.Στο επόμενο βήμα, διερευνήθηκε η επίπτωση των πολλαπλών αντιστροφέων και προτάθηκε μία λύση για την αποτελεσματική εφαρμογή της νέας μεθόδου σε πολλαπλούς αντιστροφείς οι οποίοι διασυνδέονται στον ίδιο κόμβο. Σημαντικό πλεονέκτημα της προτεινόμενης λύσης αποτελεί η απλότητα της εφαρμογής της (σύμφωνα με το πνεύμα των μικροαντιστροφέων), χωρίς να βασίζεται σε μέσα τηλεπικοινωνίας. Επιπρόσθετα, σε αυτό το πλαίσιο προτάθηκε ο δείκτης αναβάθμισης της εγκατάστασης (Upgrading Factor, UF) ως εργαλείο σχεδιασμού των εγκαταστάσεων ΜΔΠ και αξιολόγησης των εφαρμοζόμενων μεθόδων αντι-νησιδοποίησης. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης λύσης αξιολογήθηκε και επιβεβαιώθηκε μέσω αποτελεσμάτων προσομοίωσης καιπειραματικών δοκιμών . Από αυτά τα αποτελέσματα συνάγεται το σημαντικό συμπέρασμα ότι η προτεινόμενη λύση, σε συνδυασμό με τη μέθοδο αντι-νησιδοποίησης του Κεφαλαίου 6 αποτελούν μία εξαιρετικά αποτελεσματική και ολοκληρωμένη πρόταση για την αξιόπιστη προστασία των εγκαταστάσεων ΜΔΠ με πολλαπλούς μικροαντιστροφείς διασύνδεσης.Κλείνοντας, αξίζει να σημειωθεί ότι τα συμπεράσματα και τα θεωρητικά αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής επιβεβαιώνονται μέσω προσομοίωσης καθώς και πειραματικών αποτελεσμάτων επί εργαστηριακών πρωτοτύπων, τα οποία κατασκευάστηκαν για τον σκοπό αυτόν.

show abstract

Provision of frequency regulation by a residential microgrid integrating PVs, energy storage and electric vehicle

Cited by 7 publications

References 9 publications

An intelligent decentralized energy management strategy for the optimal electric vehicles' charging in low‐voltage islanded microgrids

An intelligent decentralized energy management strategy for the optimal electric vehicles' charging in low‐voltage islanded microgrids

Real‐time energy storage management system of a nanogrid integrating photovoltaics and V2G operation

Διερεύνηση Της Λειτουργίας Αντιστροφέων Για Τη Διασύνδεση Διεσπαρμένων Μονάδων Παραγωγής Με Το Δίκτυο Χαμηλής Τάσης

Contact Info

Product

Resources

About