Design and simulation of solar grid-connected charger for electric vehicles

© 2018 IEEE. Electric Vehicles (EV) are playing major role in decreasing carbon emissions. The major problem so far with the Electric Vehicles are overloading the Distribution Grids and availability of enough charging stations. The main objective of this research is to design and install a solar powered charging station for EVs in the UAE environment. This research aims to focus on the need for the shifting from the traditional gas and petrol vehicles to Electric vehicles in the UAE. Additionally, the project intends to ease the problem of the additional load that these EVs impose on the grid by powering the charging station from solar energy. This will help evolve the existing transport system of the UAE into a cleaner and greener system. The project is divided mainly into three important parts. First of all, the system components are designed to match with the ratings of available most common EVs. Then the system has been modelled in DIgSILENT Power factory for the simulation and validation of design. Finally, the results from calculations and simulations are described and compared

Integrated charging infrastructure : Cognitive interviews to identify preferences in charging options

Purpose: The aim of this paper is to provide insight into how people assess different charging options in the context of electric mobility and how charging can be integrated into daily activities. The central research question concerns the acceptance of fast charging with direct current up to 200 kWh relative to alternative charging concepts such as inductive charging or battery changes as a part of mobility routines. Method: The Repertory Grid Technique uses cognitive interviews based on the Personal Construct Theory by George Kelly to motivate respondents to reflect electric mobility beyond the insights that regular interview forms can provide. 20 respondents from Berlin were asked about their subjective perceptions and emotions relating to electric mobility and to different charging options. Results: Charging processes are accepted when they appear to proceed subconsciously. That is, options are accepted when they are not perceived to result in trip interruptions or delays. Fuelling a vehicle with an internal combustion engine is mostly not considered as a trip interruption, and provides a benchmark to which all other charging options are compared. We identify the need to integrate charging options into existing mobility patterns, and provide evidence arguing against the need for a comprehensive charging infrastructure from a users’ perspective. Conclusions: The Repertory Grid technique provides a valuable tool for the exploration of perceptions of public and private charging infrastructure. By overcoming difficulties in reaching an underlying reality that are inherent to standard interviews, this technique may be useful in creating a shift towards a more sustainable mobility

Energy Saving Obligations and White Certificates : Ideas and Considerations for the Transport Sector

Peer reviewedPreprin

Business Models for SEEV4-City Operational Pilots: From a generic SEEV4-City business model towards improved specific OP business models

This report, led by Northumbria University, provides a final analysis by project partners regarding Business Models for SEEV4-City Operational pilots. It is part of a collection of reports published by the project covering a variation of specific and cross-cutting analysis and evaluation perspectives and spans 6 operational pilots

Autonomous Demand Side Management of Electric Vehicles

There is an error in the table of content, where publication A and B have swiched places.Demand-side management approaches that exploit the temporal flexibility of electric vehicles have attracted much attention in recent years due to the increasing market penetration. These demand-side management measures contribute to alleviating the burden on the power system, especially in distribution grids where bottlenecks are more prevalent. Electric vehicles can be defined as an attractive asset for distribution system operators, which have the potential to provide grid services if properly managed. In this thesis, first, a systematic investigation is conducted for two typically employed demand-side management methods reported in the literature: A voltage droop control-based approach and a market-driven approach. Then a control scheme of decentralized autonomous demand side management for electric vehicle charging scheduling which relies on a unidirectionally communicated grid-induced signal is proposed. In all the topics considered, the implications on the distribution grid operation are evaluated using a set of time series load flow simulations performed for representative Austrian distribution grids. Droop control mechanisms are discussed for electric vehicle charging control which requires no communication. The method provides an economically viable solution at all penetrations if electric vehicles charge at low nominal power rates. However, with the current market trends in residential charging equipment especially in the European context where most of the charging equipment is designed for 11 kW charging, the technical feasibility of the method, in the long run, is debatable. As electricity demand strongly correlates with energy prices, a linear optimization algorithm is proposed to minimize charging costs, which uses next-day market prices as the grid-induced incentive function under the assumption of perfect user predictions. The constraints on the state of charge guarantee the energy required for driving is delivered without failure. An average energy cost saving of 30% is realized at all penetrations. Nevertheless, the avalanche effect due to simultaneous charging during low price periods introduces new power peaks exceeding those of uncontrolled charging. This obstructs the grid-friendly integration of electric vehicles.publishedVersio

Adaptive V2G peak shaving and smart charging control for grid integration of PEVs.

The stochastic nature of plug-in electric vehicle (PEV) driving behavior and distribution grid load profile make it challenging to control vehicle-grid integration in a mutually beneficial way. This article proposes a new adaptive control strategy that manages PEV charging/discharging for peak shaving and load leveling in a distribution grid. For accurate and high fidelity transportation mobility modeling, real vehicle driving test data are collected from the field. Considering the estimated total required PEV battery charging energy, the vehicle-to-grid capabilities of PEVs, and the forecasted non-PEV base load, a reference operating point for the grid is estimated. This reference operating point is updated once at the end of peak hours to guarantee a full final state-of-charge to each PEV. Proposed method provides cost-efficient operation for the utility grid, utmost user convenience free from range anxiety, and ease of implementation at the charging station nodes. It is tested on a real residential transformer, which serves approximately one thousand customers, under various PEV penetration levels and charging scenarios. Performance is assessed in terms of mean-square-error and peak shaving index. Results are compared with those of various reference operating point choices and shown to be superior

Decision Support for Smart Grid Planning and Operation Considering Reliability

[ES] Esta tesis aporta contribuciones a los temas de los sistemas de energía y la movilidad eléctrica. Por lo tanto, se proponen soluciones innovadoras para la planificación de la red de distribución radial tradicional sin o con pocas unidades de recursos energéticos distribuidos, y para la planificación, operación, reconfiguración, y gestión de recursos energéticos en redes de distribución en media tensión considerando una alta penetración de los recursos energéticos distribuidos en el contexto de las redes inteligentes. Las preocupaciones sobre la disponibilidad de combustibles fósiles y el aumento de los efectos climático causados por su uso generalizado en la generación de electricidad han llevado a varias políticas e incentivos para atenuar estos problemas. Estas medidas contribuyeron a inversiones considerables en fuentes de energía renovables y motivaron muchas iniciativas de redes inteligentes. Aunque el panorama futuro de los sistemas eléctricos modernos parece muy prometedor, la integración a gran escala de fuentes de energía renovables de naturaleza intermitente, como la eólica y la fotovoltaica, plantea nuevos desafíos y limitaciones en la industria eléctrica actual. Hoy en día, el diseño de la red de distribución no está correctamente preparado para alojar una gran cantidad de fuentes de energía renovables distribuidas. Por lo tanto, los operadores del sistema de distribución reconocen la necesidad de cambiar el diseño de la red mediante la planificación y el refuerzo. A medida que aumenta la penetración de las fuentes de energía renovable, un agregador de energía puede proporcionar una generación y demanda altamente flexibles según lo requiere el paradigma de red inteligente. Además, esta entidad puede permitir lograr una alta integración de la oferta de energía renovable y aumentar el valor para los pequeños productores y consumidores que no pueden negociar directamente en el mercado mayorista. Sin embargo, la entidad agregadora de energía necesita herramientas adecuadas de apoyo a la decisión para superar los desafíos complejos y hacer frente a un gran número de recursos energéticos. Por lo tanto, la gestión de recursos energéticos es crucial para que la entidad agregadora de energía reduzca los costos de operación, aumente de los beneficios, reduzca la huella de carbono y mejore la estabilidad del sistema. En la perspectiva mundial actual, muchas personas se están mudando a las ciudades en busca de una mejor calidad de vida, contribuyendo de esta manera a la continua expansión de las áreas urbanas. En consecuencia, el sector de transportes está jugando un papel crítico en las emisiones de dióxido de carbono. Teniendo en cuenta esto, muchas ventajas medioambientales y económicas pueden ser obtenidas del cambio de los motores de combustión interna a los vehículos eléctricos. Sin embargo, este cambio contribuirá a una carga en la red de distribución, dando lugar a la posibilidad de congestión de la red. Por lo tanto, para facilitar la integración de la carga de los vehículos eléctricos en la red de distribución, un modelo de predicción del comportamiento del usuario de un vehículo eléctrico pode ser una herramienta muy importante. Además, el paradigma de la red inteligente está desafiando la estructura de control y operación convencional diseñado para redes de distribución pasivas. De este modo, la reconfiguración de la red de distribución será una estrategia esencial y significativa para el operador del sistema de distribución. En el estado del arte actual se identificó una falta de modelos, estrategias y herramientas de apoyo a la toma de decisiones adecuadas para los dominios de problemas de planificación, operación y gestión de recursos energéticos de redes de distribución en media tensión con una alta penetración de fuentes de energía distribuidas. Por lo tanto, surgen varios desafíos de investigación que llevan a la necesidad de desarrollar modelos nuevos e innovadores que aborden: a) el impacto de las fuentes de energía renovable y la variabilidad de la demanda en la planificación de la expansión a largo plazo, b) el problema de la gestión de los recursos energéticos a gran escala, teniendo en cuenta la demanda, las fuentes de energía renovables, los vehículos eléctricos y la variabilidad de los precios del mercado, c) el análisis de impacto de los precios de carga dinámicos de los vehículos eléctricos en la operación de la red de distribución y en el comportamiento del usuario del vehículo eléctrico. Además, en el contexto de la red de distribución de media tensión radial tradicional, también se verificó la necesidad de modelos innovadores para mejorar la confiabilidad a través de la identificación de nuevas inversiones en los componentes de la red. Por lo tanto, esta tesis propone soluciones innovadoras para hacer frente a todos estos vacíos y problemas. Para ese propósito, las contribuciones de la tesis, resultan en un innovador sistema de apoyo a la decisión llamado Advanced Decision Support Tool for Smart Grid Planning and Operation (SupporGrid). El SupporGrid se compone de un conjunto de modelos diversificados que juntos contribuyen a manejar la complejidad de la planificación tradicional de las redes de distribución radial (PlanTGrid), y para la planificación (PlanSGrid), operación (OperSGrid), y los problemas de gestión de recursos energéticos (ERMGrid) en redes de distribución de media tensión en el paradigma de red inteligente. PlanTGrid incluye un modelo de planificación de expansión para redes de distribución radial tradicionales para identificar la posibilidad de nuevas inversiones al costo mínimo. La planificación de la expansión a largo plazo de las redes de distribución en un contexto de red inteligente con una alta penetración de fuentes de energía renovables distribuidas y que trata las fuentes de incertidumbre se resuelve mediante el uso PlanSGrid. OperSGrid contiene una herramienta de simulación de viajes de los usuarios de los vehículos eléctricos funcionando en conjunto con un modelo de operación y reconfiguración que utiliza descomposición de Benders y precios marginales para comprender el impacto del precio de carga de energía dinámica en ambos lados: la red de distribución y el usuario de vehículo eléctrico. Para hacer frente a la gestión de recursos energéticos a gran escala con problemas de respuesta a la demanda y sistemas de almacenamiento de energía, así como con la variabilidad de la demanda, las fuentes de energía renovable, los vehículos eléctricos y el precio de mercado, ERMGrid incluye un modelo estocástico de dos etapas. Las metodologías desarrolladas para el sistema de soporte de decisiones se han probado y validado en escenarios realistas. Los resultados prometedores logrados en condiciones realistas respaldan la hipótesis de que las metodologías son adecuadas e innovadoras para la planificación de la red de distribución radial tradicional, y para la planificación, operación, reconfiguración y gestión de recursos energéticos a largo plazo de la red de distribución considerando alta penetración de recursos energéticos distribuidos y de vehículos eléctricos en el contexto de red inteligente. Los resultados prometedores logrados en condiciones realistas respaldan la hipótesis de que las metodologías son adecuadas e innovadoras para la planificación de la red de distribución radial tradicional, y para la planificación, operación, reconfiguración y gestión de recursos energéticos a largo plazo de la red de distribución considerando la alta distribución de recursos energéticos y la penetración de vehículos eléctricos. De hecho, este sistema de apoyo a la decisión mejorará el funcionamiento de las redes de distribución de media tensión, permitiendo ahorros para las partes interesadas