A survey on power management strategies of hybrid energy systems in microgrid

The power generation through renewable energy resources is increasing vastly, Solar energy and Wind Energy are the most abundantly available renewable energy resources. The growth of small scale distributed grid networks increasing rapidly in the modern power systems and Distributed Generation (DG) plays a predominant role. Microgrid is one among the emerging techniques in power systems. Power Management is mainly required to have control over the real and reactive power of individual DG and for smooth operation, maintaining stability and reliability. This paper presents a survey of the research works already reported focusing on power management of hybrid energy systems such as mainly solar and wind systems in microgrid. Six different approaches have been studied in detail for AC,DC and hybrid AC/DC microgrid

Optimization of the operation of smart rural grids through a novel rnergy management system

The paper proposes an innovative Energy Management System (EMS) that optimizes the grid operation based on economic and technical criteria. The EMS inputs the demand and renewable generation forecasts, electricity prices and the status of the distributed storages through the network, and solves with an optimal quarter-hourly dispatch for controllable resources. The performance of the EMS is quantified through diverse proposed metrics. The analyses were based on a real rural grid from the European FP7 project Smart Rural Grid. The performance of the EMS has been evaluated through some scenarios varying the penetration of distributed generation. The obtained results demonstrate that the inclusion of the EMS from both a technical point of view and an economic perspective for the adopted grid is justified. At the technical level, the inclusion of the EMS permits us to significantly increase the power quality in weak and radial networks. At the economic level and from a certain threshold value in renewables’ penetration, the EMS reduces the energy costs for the grid participants, minimizing imports from the external grid and compensating the toll to be paid in the form of the losses incurred by including additional equipment in the network (i.e., distributed storage).Postprint (published version

Review of Optimization Techniques for Sizing Renewable Energy Systems

The growing evidence of the global warning phenomena and the rapid depletion of fossil fuels have drawn the world attention to the exploitation of renewable energy sources (RES). However standalone RES have been proven to be very expensive and unreliable in nature owing to the stochastic nature of the energy sources. Hybrid energy system is an excellent solution for electrification of areas where the grid extension is difficult and not economical. One of the main attribute of hybridising is to be able to optimally size each RES including storages with the aim of minimizing operation costs while efficiently and reliably responding to load demand. Hybrid RES emerges as a trend born out of the need to fully utilize and solve problems associated with the reliability of RES. This paper present a review of techniques used in recent optimal sizing of hybrid RES. It discusses several methodologies and criteria for optimization of hybrid RES. The recent trend in optimization in the field of hybrid RES shows that bio-inspired techniques may provide good optimization of system without extensive long weather data

配電系統における分散電源の最適配置

広島大学(Hiroshima University)博士(工学)Doctor of Engineeringdoctora

Contribution to the operation of smart rural distribution grid with energy resources for improvement of the quality of service

This Thesis aims for contributing in the deployment and operation of Smart Grid, in isolated rural areas. As it would be expected, technological developments and investments in the electrical field have mainly focused on urban and industrial areas where the energy demand is high, as well as, the possibility to recover easily the investment. Therefore, difficult accessing areas where population and electrical demand are low are less attractive to invest. For this reason, this Thesis, in parallel to the European project known as Smart Rural Grid, has focused on the rural grid development. In this sense, the Thesis contributes directly in the design, conception and justification of an innovate architecture for rural systems. The architecture has been deployed and tested at the end of a medium voltage line of Estabanell Energia in Vallfogona del Ripollès. In addition, the presented architecture is characterised to integrate power electronics with embedded battery systems, an innovative management system and a proper telecommunication network in order to gain robustness, flexibility and hosting capacity for distributed and renewable generation. To sum up, the Thesis has focused on the design and development of new operation modes, algorithms and equipment that allow to manage automatically and optimally the energy resources; like power electronics, energy storage systems, distributed and renewable generation, and controllable loads. These strategies are able to correct common issues in rural grids, such as voltage variations and electrical losses. In addition, they improve and ensure the power quality and supply continuity, contribute to reduce operational costs and infrastructure optimization and deferral.Aquesta tesi vol contribuir en el desplegament de les futures xarxes elèctriques intel.ligents, en entorns rurals que habitualment són oblidats. Cal mencionar que els principals avenços tecnològics i les inversions per part dels gestors de la xarxa s'han centrat en entorns urbans i industrials, ja que aquests solen demandar grans quantitats d'energia, fet que facilita la recuperació de la inversió. Per tant, en un entorn on la densitat de població i la demanda energètica és baixa i a més l'orografia és complexa resulta menys atractiu invertir-hi. Per aquest motiu, la tesi, en paral.lel al projecte Europeu Smart Rural Grid, s'ha centrat en el desenvolupament de les xarxes elèctriques en entorns rurals. El principal objectiu de la tesi i alhora del projecte Smart Rural Grid és desenvolupar tecnologies per concebre les futures xarxes en entorns rurals. Aquestes han de permetre incrementar la baixa eficiència, qualitat i resiliència de la xarxa. En aquest sentit, la tesi ha contribuït en la concepció, disseny i justificació d'una innovadora arquitectura. Aquesta arquitectura, s'ha dut a terme en el final d'una línia de mitja tensió d'Estabanell Energia a Vallfogona del Ripollès. A més, aquesta arquitectura es caracteritza per integrar electrònica de potència, sistemes elèctrics d'emmagatzemament, un innovador sistema de gestió i de telecomunicacions, poden proporcionar a la xarxa una major robustesa, flexibilitat i capacitat per integrar a la nova generació distribuïda i renovable. D'altre banda, la Tesi també s'ha centrat en la concepció i desenvolupament de nous modes d'operació, algoritmes i dispositius que permeten automatitzar i optimitzar la gestió dels recursos distribuïts; és a dir, la electrònica de potència, els sistemes d'emmagatzemament, la generació renovable i distribuïda i les càrregues controlables. Aquestes estratègies permeten solventar els problemes habituals en aquest tipus de xarxes, com per exemple les variacions de tensió i les pèrdues. A més, també milloren i asseguren la qualitat i continuïtat del subministrament, ajuden a reduir els costos d'operació i retrassar la inversió en nova infraestructur

Механізми формування та структурно-морфологічні характеристики наносистем Сu, Сr, Ni, Zn i ZnO

Дисертаційна робота присвячена встановленню механізмів і закономірностей формування наносистем Cu, Cr, Ni, Zn за умов близькорівноважної конденсації на основі CVD- (для наносистем Cu) або PVD- технологій (для наносистем Cr, Ni, Zn), а також використання як шаблонів наномембран АОА (для наносистем Zn і Ni). Досліджені: процеси зародкоутворення та механізми подальшого формування відтворюваних наносистем Cr за умов близькорівноважної та стаціонарної конденсації в системі плазма-конденсат; взаємозв'язок між структурно-морфологічними характеристиками пористих наносистем ZnO і їх сенсорними властивостями по відношенню до водню, пропан-бутанової суміші, а також етанолу та ацетону; механізми структуроутворення конденсатів Сu поблизу термодинамічної рівноваги при використанні CVD-технології. Запропоновано принципово новий технологічний підхід до процесу отримання упорядкованих наносистем Ni та Zn за допомогою наномембран Al2O3. При цьому вперше керування процесом конденсації всередині пор було реалізовано за допомогою використання розробленого пристрою на основі магнетронного розпилювача. Установлений взаємозв'язок між технологічними параметрами отримання наносистем Cu, Cr, Ni, Zn, ZnO і фізичними процесами їх структуроутворення.Диссертация посвящена установлению механизмов и закономерностей формирования наносистем Cu, Cr, Ni, Zn в условиях околоравновесной конденсации на основе CVD- (для наносистем Cu) или PVD- технологий (для наносистем Cr, Ni, Zn), а также использования в качестве шаблонов наномембран АОА (для наносистем Zn и Ni). Исследованы: процессы зародышеобразования и механизмы дальнейшего формирования воспроизводимых наносистем Cr в условиях околоравновесной и стационарной конденсации в системе плазма-конденсат; взаимосвязь между структурно-морфологическим характеристикам пористых наносистем ZnO и их сенсорными свойствами по отношению к водороду, пропан-бутановой смеси, а также этанола и ацетона; механизмы структурообразования конденсатов Сu вблизи термодинамического равновесия при использовании CVD-технологии. Предложено принципиально новый технологический подход к процессу получения упорядоченных наносистем Ni и Zn с помощью наномембран Al2O3. При этом впервые управление процессом конденсации внутри пор было реализовано посредством использования разработанного устройства на основе магнетронного распылителя. Установлена взаимосвязь между технологическими параметрами получения наносистем Cu, Cr, Ni, Zn, ZnO и физическими процессами их структурообразования.The thesis is devoted to the establishment of mechanisms and regularities of the formation of Cu, Cr, Ni, Zn nanosystems under conditions of near-equilibrium condensation on the basis of CVD- (for Cu nanosystems) or PVD-technologies (for Cr, Ni, Zn nanosystems), as well as use as templates of nanosized AOA (for nanosystems Zn and Ni). Investigations: the processes of nucleation and the mechanisms of the further formation of Cr-nanosystems reproduced under conditions of near equilibrium and stationary condensation in the plasma-condensate system; the relationship between the structural and morphological characteristics of porous ZnO nanosystems and their sensory properties in relation to hydrogen, propane-butane mixture, ethanol and acetone; mechanisms of structuring Cu condensates near thermodynamic equilibrium using CVD technology. A fundamentally new technological approach to the process of obtaining ordered Ni and Zn nanosystems with the aid of Al2O3 nanomembranes is proposed. At the same time, for the first time, the control of the process of condensation inside the pores was realized using the developed device based on the magnetron spray. The interconnection between the technological parameters of the production of Cu, Cr, Ni, Zn, ZnO nanosystems and the physical processes of their structuring is established

Механізми формування та структурно-морфологічні характеристики наносистем Сu, Сr, Ni, Zn i ZnO

Дисертаційна робота присвячена встановленню механізмів і закономірностей формування наносистем Cu, Cr, Ni, Zn за умов близькорівноважної конденсації на основі CVD- (для наносистем Cu) або PVD- технологій (для наносистем Cr, Ni, Zn), а також використання як шаблонів наномембран АОА (для наносистем Zn і Ni). Досліджені: процеси зародкоутворення та механізми подальшого формування відтворюваних наносистем Cr за умов близькорівноважної та стаціонарної конденсації в системі плазма-конденсат; взаємозв'язок між структурно-морфологічними характеристиками пористих наносистем ZnO і їх сенсорними властивостями по відношенню до водню, пропан-бутанової суміші, а також етанолу та ацетону; механізми структуроутворення конденсатів Сu поблизу термодинамічної рівноваги при використанні CVD-технології. Запропоновано принципово новий технологічний підхід до процесу отримання упорядкованих наносистем Ni та Zn за допомогою наномембран Al2O3. При цьому вперше керування процесом конденсації всередині пор було реалізовано за допомогою використання розробленого пристрою на основі магнетронного розпилювача. Установлений взаємозв'язок між технологічними параметрами отримання наносистем Cu, Cr, Ni, Zn, ZnO і фізичними процесами їх структуроутворення.Диссертация посвящена установлению механизмов и закономерностей формирования наносистем Cu, Cr, Ni, Zn в условиях околоравновесной конденсации на основе CVD- (для наносистем Cu) или PVD- технологий (для наносистем Cr, Ni, Zn), а также использования в качестве шаблонов наномембран АОА (для наносистем Zn и Ni). Исследованы: процессы зародышеобразования и механизмы дальнейшего формирования воспроизводимых наносистем Cr в условиях околоравновесной и стационарной конденсации в системе плазма-конденсат; взаимосвязь между структурно-морфологическим характеристикам пористых наносистем ZnO и их сенсорными свойствами по отношению к водороду, пропан-бутановой смеси, а также этанола и ацетона; механизмы структурообразования конденсатов Сu вблизи термодинамического равновесия при использовании CVD-технологии. Предложено принципиально новый технологический подход к процессу получения упорядоченных наносистем Ni и Zn с помощью наномембран Al2O3. При этом впервые управление процессом конденсации внутри пор было реализовано посредством использования разработанного устройства на основе магнетронного распылителя. Установлена взаимосвязь между технологическими параметрами получения наносистем Cu, Cr, Ni, Zn, ZnO и физическими процессами их структурообразования.The thesis is devoted to the establishment of mechanisms and regularities of the formation of Cu, Cr, Ni, Zn nanosystems under conditions of near-equilibrium condensation on the basis of CVD- (for Cu nanosystems) or PVD-technologies (for Cr, Ni, Zn nanosystems), as well as use as templates of nanosized AOA (for nanosystems Zn and Ni). Investigations: the processes of nucleation and the mechanisms of the further formation of Cr-nanosystems reproduced under conditions of near equilibrium and stationary condensation in the plasma-condensate system; the relationship between the structural and morphological characteristics of porous ZnO nanosystems and their sensory properties in relation to hydrogen, propane-butane mixture, ethanol and acetone; mechanisms of structuring Cu condensates near thermodynamic equilibrium using CVD technology. A fundamentally new technological approach to the process of obtaining ordered Ni and Zn nanosystems with the aid of Al2O3 nanomembranes is proposed. At the same time, for the first time, the control of the process of condensation inside the pores was realized using the developed device based on the magnetron spray. The interconnection between the technological parameters of the production of Cu, Cr, Ni, Zn, ZnO nanosystems and the physical processes of their structuring is established