Intelligent control of battery energy storage for microgrid energy management using ANN

In this paper, an intelligent control strategy for a microgrid system consisting of Photovoltaic panels, grid-connected, and li-ion battery energy storage systems proposed. The energy management based on the managing of battery charging and discharging by integration of a smart controller for DC/DC bidirectional converter. The main novelty of this solution are the integration of artificial neural network (ANN) for the estimation of the battery state of charge (SOC) and for the control of bidirectional converter. The simulation results obtained in the MATLAB/Simulink environment explain the performance and the robust of the proposed control technique

Consumer behavior modeling for electrical energy systems : a complex systems approach

Orientador: Alexandre Rasi AokiCoorientador: Germano Lambert-TorresTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 27/02/2019Inclui referências: p. 141-154Resumo: Um sistema complexo é um sistema composto de muitas partes que interagem entre si, de modo que o comportamento coletivo emergente dessas partes é mais do que a soma de seus comportamentos individuais. O sistema elétrico de potência pode ser considerado um sistema complexo devido à sua diversidade de agentes heterogêneos inter-relacionados e a emergência de comportamento complexo. Sistemas de potência estão aumentando em complexidade com novos avanços relacionados à redes elétricas inteligentes tais como tecnologia de informação e comunicação, geração distribuída, veículos elétricos, armazenamento de energia e, especialmente, uma crescente interação e participação de um grande número de consumidores heterogêneos dispersos geograficamente. O sistema elétrico de potência pode ser estudado como um sistema técnico-socioeconômico complexo com múltiplas facetas, e a teoria de sistemas complexos pode fornecer uma base teórica sólida para seus desafios de modelagem e análise. O presente trabalho trata da aplicação da teoria de sistemas complexos em sistemas de potência, focando a análise no consumidor e no seu comportamento relacionado ao consumo de eletricidade, utilizando técnicas do campo da economia comportamental. Comportamentos complexos e emergentes sobre o consumo de eletricidade, bem como seu impacto nas redes elétricas, são analisados através da modelagem do comportamento dos cliente em uma simulação baseada em agentes, considerando quatro categorias de consumidores. A análise da simulação, aplicada a um estudo de caso em uma rede de distribuição de média tensão radial com dados reais, mostrou que premissas ligeiramente diferentes sobre o comportamento do consumidor no nível micro levam a resultados macro muito distintos e com comportamento não linear. Entender e modelar adequadamente o comportamento dos consumidores é de grande importância para o planejamento e operação de redes de energia, e a economia comportamental serve como uma base teórica promissora para modelar o comportamento no consumo de eletricidade. Os resultados deste trabalho mostraram que a teorias de sistemas complexos fornece ferramentas adequadas para lidar com sistemas de potência cada vez mais complexos, considerando-os não mais como um sistema independente agregado, mas como um sistema complexo integrado. Palavras-chave: distribuição de energia; consumo de eletricidade; teoria de sistemas complexos; simulação baseada em agentes; economia comportamental.Abstract: A complex system is a system composed of many interacting parts, such that the collective emergent behavior of those parts is more than the sum of their individual behaviors. Electrical energy systems may be considered a complex system due to its diversity of interrelated heterogeneous agents and emergent complex behavior. Energy systems are increasing in complexity with new advances related to the smart grid such as information and communication technology, distributed generation, electric vehicles, energy storage, and, especially, increasing interaction and participation of a large number of geographically distributed heterogeneous consumers. Power systems can be studied as a complex techno-socio-economical system with multiple facets, and Complex System Theory (CST) may provide a solid theoretical background for these modeling and analysis challenges. The present work deals with the application of CST into electrical energy systems, focusing the analysis on the consumer and their behavior on electricity consumption, using insights from the field of behavioral economics. Emergent complex behaviors on electricity consumption as well as its impact on power grids are analyzed by modeling customer behavior on an agent-based simulation, considering four different consumer categories. The analysis of the simulation, applied on a case study on a radial medium voltage distribution grid with real-world data, showed that slightly different assumptions on consumer behavior at the micro-level lead to very different and non-linear macro outcomes. To properly understand and model consumer behavior is of great importance to the planning and operation of electrical grids, and behavioral economics serves as a promising theoretical background to model behavior on electricity consumption. The results of this work showed that CST provides suitable tools to tackle electrical energy systems' increasing complexity, by considering the electrical power systems not as an aggregated independent system anymore, but as an integrated complex system. Keywords: power distribution; electricity consumption; complex systems theory; agent-based simulation; behavioral economics