Flexible active power control for PV‐ESS systems:A review

The penetration of solar energy in the modern power system is still increasing with a fast growth rate after long development due to reduced environmental impact and ever-decreasing photovoltaic panel cost. Meanwhile, distribution networks have to deal with a huge amount and frequent fluctuations of power due to the intermittent nature of solar energy, which influences the grid stability and could cause a voltage rise in the low-voltage grid. In order to reduce these fluctuations and ensure a stable and reliable power supply, energy storage systems are introduced, as they can absorb or release energy on demand, which provides more control flexibility for PV systems. At present, storage technologies are still under development and integrated in renewable applications, especially in smart grids, where lowering the cost and enhancing the reliability are the main tasks. This study reviews and discusses several active power control strategies for hybrid PV and energy storage systems that deliver ancillary services for grid support. The technological advancements and developments of energy storage systems in grid-tied PV applications are also reviewed

Passivity - Based Control and Stability Analysis for Hydro-Solar Power Systems

Los sistemas de energía modernos se están transformando debido a la inclusión de renovables no convencionales fuentes de energía como la generación eólica y fotovoltaica. A pesar de que estas fuentes de energía son buenas alternativas para el aprovechamiento sostenible de la energía, afectan el funcionamiento y la estabilidad del sistema de energía, debido a su naturaleza inherentemente estocástica y dependencia de las condiciones climáticas. Además, los parques solares y eólicos tienen una capacidad de inercia reducida que debe ser compensada por grandes generadores síncronos en sistemas hidro térmicos convencionales, o por almacenamiento de energía dispositivos. En este contexto, la interacción dinámica entre fuentes convencionales y renovables debe ser estudiado en detalle. Para 2030, el Gobierno de Colombia proyecta que el poder colombiano El sistema integrará en su matriz energética al menos 1,2 GW de generación solar fotovoltaica. Por esta razón, es necesario diseñar controladores robustos que mejoren la estabilidad en los sistemas de energía. Con alta penetración de generación fotovoltaica e hidroeléctrica. Esta disertación estudia nuevas alternativas para mejorar el sistema de potencia de respuesta dinámica durante y después de grandes perturbaciones usando pasividad control basado. Esto se debe a que los componentes del sistema de alimentación son inherentemente pasivos y permiten formulaciones hamiltonianas, explotando así las propiedades de pasividad de sistemas eléctricos. Las principales contribuciones de esta disertación son: una pasividad descentralizada basada control de los sistemas de control de turbinas hidráulicas para sistemas de energía de múltiples máquinas para estabilizar el rotor acelerar y regular el voltaje terminal de cada sistema de control de turbinas hidráulicas en el sistema como, así como un control basado en PI pasividad para las plantas solares fotovoltaicas

Autonomous Multi-Chemistry Secondary-Use Battery Energy Storage

Battery energy storage is poised to play an increasingly important role in the modern electric grid. Not only does it provide the ability to change the time-of-day and magnitude of energy produced by renewable resources like wind and solar, it can also provide a host of other 3ancillary grid-stabilizing services. Cost remains a limiting factor in deploying energy storage systems large enough to provide these services on the scale required by an electric utility provider. Secondary-use electric vehicle batteries are a source of inexpensive energy storage materials that are not yet ready for the landfill but cannot operate in vehicles any longer. However, the wide range of manufacturers using different battery chemistries and configurations mean that integrating these batteries into a large-format system can be difficult. This work demonstrates methods for the autonomous integration and operation of a wide range of stationary energy storage battery chemistries. A fully autonomous battery characterization is paired with a novel system architecture and transactive optimization to create a system which can provide utility-scale energy services using a multitude of battery chemistries in the same system. These claims are verified using a combination of in-situ testing and a computer modelling testbed. Results are presented which demonstrate the ability of the system to combine a wide range of batteries into an effective single system

Passivity - Based Control and Stability Analysis for Hydro-Solar Power Systems

Los sistemas de energía modernos se están transformando debido a la inclusión de renovables no convencionales fuentes de energía como la generación eólica y fotovoltaica. A pesar de que estas fuentes de energía son buenas alternativas para el aprovechamiento sostenible de la energía, afectan el funcionamiento y la estabilidad del sistema de energía, debido a su naturaleza inherentemente estocástica y dependencia de las condiciones climáticas. Además, los parques solares y eólicos tienen una capacidad de inercia reducida que debe ser compensada por grandes generadores síncronos en sistemas hidro térmicos convencionales, o por almacenamiento de energía dispositivos. En este contexto, la interacción dinámica entre fuentes convencionales y renovables debe ser estudiado en detalle. Para 2030, el Gobierno de Colombia proyecta que el poder colombiano El sistema integrará en su matriz energética al menos 1,2 GW de generación solar fotovoltaica. Por esta razón, es necesario diseñar controladores robustos que mejoren la estabilidad en los sistemas de energía. Con alta penetración de generación fotovoltaica e hidroeléctrica. Esta disertación estudia nuevas alternativas para mejorar el sistema de potencia de respuesta dinámica durante y después de grandes perturbaciones usando pasividad control basado. Esto se debe a que los componentes del sistema de alimentación son inherentemente pasivos y permiten formulaciones hamiltonianas, explotando así las propiedades de pasividad de sistemas eléctricos. Las principales contribuciones de esta disertación son: una pasividad descentralizada basada control de los sistemas de control de turbinas hidráulicas para sistemas de energía de múltiples máquinas para estabilizar el rotor acelerar y regular el voltaje terminal de cada sistema de control de turbinas hidráulicas en el sistema como, así como un control basado en PI pasividad para las plantas solares fotovoltaicas

Aportaciones al dimensionamiento y gestión de energía de un tren de potencia eléctrico híbrido para vehículos industriales con ciclos de conducción repetitivos y agresivos

Currently, the interest for helping mitigate the emission of greenhouse gases caused by high fuel consumption in industrial vehicles has increased. In order to the reduction of fuel consumption in an industrial vehicle, it has been proposed to incorporate into the powertrain a system capable of storing and supplying electrical energy. Consequently, the design of a hybrid electric powertrain is required, based on the interconnection of the elements (topology), the sizing of the elements and/or the energy management strategy of the powertrain. This paper presents a methodology for the design of a hybrid electric vehicle for refuse collection, which presents a repetitive and aggressive drive cycle as a result of work activity. The proposed methodology consists in modeling the behavior of a hybrid electric powertrain, considering the electrical behavior of various energy accumulation elements (batteries and supercapacitors). An embedded system is used to perform the experimental characterization of a cell and a commercial supercapacitor, in order to approximate the behavior through an electric model. In accordance with a real drive cycle of a refuse collection vehicle, the energy demand for a hybrid electric refuse collection vehicle is determined. On the other hand, the fuel consumption is calculated from a hybrid electric powertrain that integrates an energy storage system or a hybrid energy storage system. A bio-inspired metaheuristic based on a stochastic population (particle swarm optimization and genetic algorithm) is developed, in order to determine an optimal solutions space. Subsequently, the optimal sizing of an energy storage system (batteries) and a hybrid energy storage system (batteries and supercapacitors) is performed, considering different mono-objective and multi-objective optimization problems. Based on the results of each optimization problem, a comparative analysis is carried out with an element of commercial accumulation. Considering a hybrid electric powertrain that integrates a hybrid energy storage system (batteries and supercapacitors), an energy management strategy based on fuzzy logic is developed. This includes the identification of the vehicle status from a real drive cycle. Finally, the validation of the energy management strategy is carried out through the model of a hybrid electric vehicle for refuse collection.Actualmente, se ha incrementado el interés por mitigar la emisión de gases de efecto invernadero que se produce por un elevado consumo de combustible en vehículos industriales. Con la intención de contribuir en la reducción del consumo de combustible de un vehículo industrial, se ha propuesto incorporar al tren de potencia un sistema capaz de almacenar y suministrar energía eléctrica. En consecuencia, surge la necesidad de realizar el diseño de un tren de potencia eléctrico híbrido, a partir de la interconexión de los elementos (topología), el dimensionamiento de los elementos y/o la estrategia de gestión de energía del tren de potencia. En el presente trabajo se presenta una metodología para realizar el diseño de un vehículo eléctrico híbrido de recolección de basura, que presenta un ciclo de conducción repetitivo y agresivo como resultado de la actividad laboral. La metodología propuesta consiste en modelar el comportamiento de un tren de potencia eléctrico híbrido, considerando el comportamiento eléctrico de diversos elementos de acumulación de energía híbrido (baterías y supercapacitores). Se emplea un sistema embebido para realizar la caracterización experimental de una celda y un supercapacitor comercial, con el propósito de aproximar el comportamiento a través de un modelo eléctrico. En función de un ciclo de conducción real de un vehículo de recolección de basura se determina la demanda de energía para un vehículo eléctrico híbrido de recolección de basura. Por otra parte, se calcula el consumo de combustible a partir de un tren de potencia eléctrico híbrido que integra un sistema de almacenamiento de energía o un sistema de almacenamiento de energía híbrido. Se desarrolla una metaheurística bio-inspirada basada en una población estocástica) para determinar un espacio de soluciones óptimas. Posteriormente, se realiza el dimensionamiento óptimo de un sistema de almacenamiento de energía (baterías) y un sistema de almacenamiento de energía híbrido (baterías y supercapacitores), considerando diferentes problemas de optimización mono-objetivo y multi-objetivo. Con base en los resultados de cada problema de optimización, se procede a realizar un análisis comparativo con un elemento de acumulación comercial. Considerando un tren de potencia eléctrico híbrido que integra un sistema de almacenamiento de energía híbrido (baterías y supercapacitores), se desarrolla una estrategia de gestión de energía basada en lógica difusa, que incluye la identificación del estado del vehículo a partir de un ciclo de conducción real. Finalmente, se realiza la validación de la estrategia de gestión de energía a través del modelo de un vehículo eléctrico híbrido de recolección de basura.Postprint (published version

Aportaciones al dimensionamiento y gestión de energía de un tren de potencia eléctrico híbrido para vehículos industriales con ciclos de conducción repetitivos y agresivos

Currently, the interest for helping mitigate the emission of greenhouse gases caused by high fuel consumption in industrial vehicles has increased. In order to the reduction of fuel consumption in an industrial vehicle, it has been proposed to incorporate into the powertrain a system capable of storing and supplying electrical energy. Consequently, the design of a hybrid electric powertrain is required, based on the interconnection of the elements (topology), the sizing of the elements and/or the energy management strategy of the powertrain. This paper presents a methodology for the design of a hybrid electric vehicle for refuse collection, which presents a repetitive and aggressive drive cycle as a result of work activity. The proposed methodology consists in modeling the behavior of a hybrid electric powertrain, considering the electrical behavior of various energy accumulation elements (batteries and supercapacitors). An embedded system is used to perform the experimental characterization of a cell and a commercial supercapacitor, in order to approximate the behavior through an electric model. In accordance with a real drive cycle of a refuse collection vehicle, the energy demand for a hybrid electric refuse collection vehicle is determined. On the other hand, the fuel consumption is calculated from a hybrid electric powertrain that integrates an energy storage system or a hybrid energy storage system. A bio-inspired metaheuristic based on a stochastic population (particle swarm optimization and genetic algorithm) is developed, in order to determine an optimal solutions space. Subsequently, the optimal sizing of an energy storage system (batteries) and a hybrid energy storage system (batteries and supercapacitors) is performed, considering different mono-objective and multi-objective optimization problems. Based on the results of each optimization problem, a comparative analysis is carried out with an element of commercial accumulation. Considering a hybrid electric powertrain that integrates a hybrid energy storage system (batteries and supercapacitors), an energy management strategy based on fuzzy logic is developed. This includes the identification of the vehicle status from a real drive cycle. Finally, the validation of the energy management strategy is carried out through the model of a hybrid electric vehicle for refuse collection.Actualmente, se ha incrementado el interés por mitigar la emisión de gases de efecto invernadero que se produce por un elevado consumo de combustible en vehículos industriales. Con la intención de contribuir en la reducción del consumo de combustible de un vehículo industrial, se ha propuesto incorporar al tren de potencia un sistema capaz de almacenar y suministrar energía eléctrica. En consecuencia, surge la necesidad de realizar el diseño de un tren de potencia eléctrico híbrido, a partir de la interconexión de los elementos (topología), el dimensionamiento de los elementos y/o la estrategia de gestión de energía del tren de potencia. En el presente trabajo se presenta una metodología para realizar el diseño de un vehículo eléctrico híbrido de recolección de basura, que presenta un ciclo de conducción repetitivo y agresivo como resultado de la actividad laboral. La metodología propuesta consiste en modelar el comportamiento de un tren de potencia eléctrico híbrido, considerando el comportamiento eléctrico de diversos elementos de acumulación de energía híbrido (baterías y supercapacitores). Se emplea un sistema embebido para realizar la caracterización experimental de una celda y un supercapacitor comercial, con el propósito de aproximar el comportamiento a través de un modelo eléctrico. En función de un ciclo de conducción real de un vehículo de recolección de basura se determina la demanda de energía para un vehículo eléctrico híbrido de recolección de basura. Por otra parte, se calcula el consumo de combustible a partir de un tren de potencia eléctrico híbrido que integra un sistema de almacenamiento de energía o un sistema de almacenamiento de energía híbrido. Se desarrolla una metaheurística bio-inspirada basada en una población estocástica) para determinar un espacio de soluciones óptimas. Posteriormente, se realiza el dimensionamiento óptimo de un sistema de almacenamiento de energía (baterías) y un sistema de almacenamiento de energía híbrido (baterías y supercapacitores), considerando diferentes problemas de optimización mono-objetivo y multi-objetivo. Con base en los resultados de cada problema de optimización, se procede a realizar un análisis comparativo con un elemento de acumulación comercial. Considerando un tren de potencia eléctrico híbrido que integra un sistema de almacenamiento de energía híbrido (baterías y supercapacitores), se desarrolla una estrategia de gestión de energía basada en lógica difusa, que incluye la identificación del estado del vehículo a partir de un ciclo de conducción real. Finalmente, se realiza la validación de la estrategia de gestión de energía a través del modelo de un vehículo eléctrico híbrido de recolección de basura