Hệ thống quản lý năng lượng ngắn hạn hiệu quả cho một microgrid với nguồn điện tái tạo và xe điện

Neural Computing and Applications - Tập 33 - Trang 16095-16111 - 2021
Mujahed AL-Dhaifallah1, Ziad M. Ali2,3, Mohana Alanazi4, Sajjad Dadfar5, Mohammad Hosein Fazaeli6
1Systems Engineering Department, King Fahd University of Petroleum & Minerals, Dhahran, Saudi Arabia
2College of Engineering at Wadi Addawaser, Prince Sattam Bin Abdulaziz University, Wadi Addawaser, Saudi Arabia
3Electrical Engineering Department, Faculty of Engineering, Aswan University, Aswan, Egypt
4Electrical Engineering Department, College of Engineering, Al Jouf University, Sakaka, Saudi Arabia
5Department of Electrical Engineering, Islamic Azad University, Saveh, Iran
6Department of Electrical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran

Tóm tắt

Theo các báo cáo thống kê, các nhà máy điện nhiệt đã từ lâu đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, do chi phí đầu tư và vận hành cao của những nhà máy này cùng với ảnh hưởng tiêu cực của chúng đến môi trường, các nguồn năng lượng tái tạo (RESs) trong mạng lưới điện đã được coi là một lựa chọn hiệu quả thay thế cho các nhà máy điện truyền thống. Việc lập lịch tối ưu cho microgrid trong các lưới điện thông minh có ảnh hưởng to lớn đến việc giảm mức tiêu thụ năng lượng, ô nhiễm môi trường và giá năng lượng cho người tiêu dùng cuối. Trong bài báo này, ảnh hưởng của việc sạc xe điện hybrid cắm điện (PHEVs) đến hoạt động tối ưu của microgrid được đánh giá. Để đánh giá hành vi của các PHEV, ba phương thức sạc khác nhau bao gồm sạc không kiểm soát, sạc có kiểm soát và sạc thông minh được xem xét. Các bất định do lỗi dự đoán trong PHEVs, tải, giá cả và công suất đầu ra của nguồn năng lượng tái tạo cũng được xem xét trong mô hình quản lý năng lượng của microgrid. Để xử lý việc lập lịch tối ưu cho microgrid với những bất định, một thuật toán tìm kiếm hài hòa sửa đổi (MHS) đã được sử dụng. Kế hoạch đề xuất được xác thực thông qua các mô phỏng và không có tác động từ việc sạc PHEV so với các phương pháp thông thường.

Từ khóa

#quản lý năng lượng #microgrid #nguồn năng lượng tái tạo #xe điện #thuật toán tối ưu hóa

Tài liệu tham khảo

Rezvani A, Gandomkar M, Izadbakhsh M, Ahmadi A (2015) Environmental/economic scheduling of a micro-grid with renewable energy resources. J Clean Prod 15(87):216–226 Izadbakhsh M, Gandomkar M, Rezvani A, Ahmadi A (2015) Short-term resource scheduling of a renewable energy based micro grid. Renew Energy 1(75):598–606 Ali ZM, Quynh NV, Dadfar S, Nakamura H (2020) Variable step size perturb and observe MPPT controller by applying θ-modified krill herd algorithm-sliding mode controller under partially shaded conditions. J Cleaner Prod 271:122243 Quynh NV, Ali ZM, Alhaider MM, Rezvani A, Suzuki K (2020) Optimal energy management strategy for a renewable-based microgrid considering sizing of battery energy storage with control policies. Int J Energy Res 45(4):5766–5780 Abdel-Akher M, Ali ZM, Eid A (2014) Continuous charging coordination of PHEVs for voltage profile and stability improvements of unbalanced distribution systems. In2014 16th international conference on harmonics and quality of power (ICHQP) May 25. IEEE, pp 49–53 Moghaddam AA, Seifi A, Niknam T, Pahlavani MR (2011) Multi-objective operation management of a renewable MG (micro-grid) with back-up micro-turbine/fuel cell/battery hybrid power source. Energy 36(11):6490–6507 Moghaddam AA, Seifi A, Niknam T (2012) Multi-operation management of a typical micro-grids using particle swarm optimization: a comparative study. Renew Sustain Energy Rev 16(2):1268–1281 Liu G, Xu Y, Tomsovic K (2015) Bidding strategy for Microgrid in day-ahead market based on hybrid stochastic/robust optimisation. IEEE Trans Smart Grid 7(1):227–237 Pan Z, Quynh NV, Ali ZM, Dadfar S, Kashiwagi T (2020) Enhancement of maximum power point tracking technique based on PV-Battery system using hybrid BAT algorithm and fuzzy controller. J Clean Prod 274:123719 Bahramara S, Moghaddam MP, Haghifam MR (2016) A bi-level optimisation model for operation of distribution networks with micro-grids. Int J Electr Power Energy Syst 1(82):169–178 Han X, Zhang H, Yu X, Wang L (2016) Economic evaluation of grid-connected micro-grid system with photovoltaic and energy storage under different investment and financing models. Appl Energy 15(184):103–118 Ferruzzi G, Cervone G, Delle Monache L, Graditi G, Jacobone F (2016) Optimal bidding in a Day-Ahead energy market for Micro Grid under uncertainty in renewable energy production. Energy 1(106):194–202 Kamankesh H, Agelidis VG, Kavousi-Fard A (2016) Optimal scheduling of renewable micro-grids considering plug-in hybrid electric vehicle charging demand. Energy 1(100):285–297 Guo S, Abbassi R, Jerbi H, Rezvani A, Suzuki K (2021) Efficient maximum power point tracking for a photovoltaic using hybrid shuffled frog-leaping and pattern search algorithm under changing environmental conditions. J Clean Prod 11:126573 Parastegari M, Hooshmand RA, Khodabakhshian A, Zare AH (2015) Joint operation of wind farm, photovoltaic, pump-storage and energy storage devices in energy and reserve markets. Int J Electr Power Energy Syst 1(64):275–284 Parastegari M, Hooshmand RA, Khodabakhshian A, Forghani Z (2013) Joint operation of wind farms and pump-storage units in the electricity markets: Modeling, simulation and evaluation. Simul Model Pract Theory 1(37):56–69 Luo L, Abdulkareem SS, Rezvani A, Miveh MR, Samad S, Aljojo N, Pazhoohesh M (2020) Optimal scheduling of a renewable based microgrid considering photovoltaic system and battery energy storage under uncertainty. J Energy Storage. 28:101306 Fathabadi H (2015) Utilization of electric vehicles and renewable energy sources used as distributed generators for improving characteristics of electric power distribution systems. Energy 1(90):1100–1110 Hannan MA, Azidin FA, Mohamed A (2012) Multi-sources model and control algorithm of an energy management system for light electric vehicles. Energy Convers Manage 1(62):123–130 Zhang K, Xu L, Ouyang M, Wang H, Lu L, Li J, Li Z (2014) Optimal decentralised valley-filling charging strategy for electric vehicles. Energy Convers Manage 1(78):537–550 Noori M, Tatari O (2016) Development of an agent-based model for regional market penetration projections of electric vehicles in the United States. Energy 1(96):215–230 Rostami MA, Kavousi-Fard A, Niknam T (2015) Expected cost minimisation of smart grids with plug-in hybrid electric vehicles using optimal distribution feeder reconfiguration. IEEE Trans Ind Inf 11(2):388–397 Tan X, Li Q, Wang H (2013) Advances and trends of energy storage technology in Microgrid. Int J Electr Power Energy Syst 44(1):179–191 Druitt J, Früh WG (2012) Simulation of demand management and grid balancing with electric vehicles. J Power Sources 15(216):104–116 Bahramara S, Golpîra H (2018) Robust optimisation of micro-grids operation problem in the presence of electric vehicles. Sustain Urban Areas 1(37):388–395 Tabatabaee S, Mortazavi SS, Niknam T (2017) Stochastic scheduling of local distribution systems considering high penetration of plug-in electric vehicles and renewable energy sources. Energy 15(121):480–490 Aluisio B, Conserva A, Dicorato M, Forte G, Trovato M (2017) Optimal operation planning of V2G-equipped Microgrid in the presence of EV aggregator. Electric Power Syst Res 1(152):295–305 Rodrigues YR, de Souza AZ, Ribeiro PF (2018) An inclusive methodology for Plug-in electrical vehicle operation with G2V and V2G in smart microgrid environments. Int J Electr Power Energy Syst 1(102):312–323 Shamshirband M, Salehi J, Gazijahani FS (2018) Decentralised trading of plug-in electric vehicle aggregation agents for optimal energy management of smart renewable penetrated microgrids with the aim of CO2 emission reduction. J Clean Prod 1(200):622–640 Mortaz E, Vinel A, Dvorkin Y (2019) An optimisation model for siting and sizing of vehicle-to-grid facilities in a microgrid. Appl Energy 15(242):1649–1660 Zhu Q, Tang X (2021) An ameliorated harmony search algorithm with hybrid convergence mechanism. IEEE Access 8(9):9262–9276 Tabatabaee S, Mortazavi SS, Niknam T (2016) Stochastic energy management of renewable micro-grids in the correlated environment using unscented transformation. Energy 15(109):365–377