1,913 research outputs found
Optimal Operation of Solar Powered Electric Vehicle Parking Lots Considering Different Photovoltaic Technologies
The performance of electric vehicles and their abilities to reduce fossil fuel consumption and air pollution on one hand and the use of photovoltaic (PV) panels in energy production, on the other hand, has encouraged parking lot operators (PLO) to participate in the energy market to gain more profit. However, there are several challenges such as different technologies of photovoltaic panels that make the problem complex in terms of installation cost, efficiency, available output power and dependency on environmental temperature. Therefore, the aim of this study is to maximize the PLO’s operational profit under the time of use energy pricing scheme by investigating the effects of different PV panel technologies on energy production and finding the best strategy for optimal operation of PVs and electric vehicle (EV) parking lots which is achieved by means of market and EV owners’ interaction. For the accurate investigation, four different PV panel technologies are considered in different seasons, with significant differences in daylight times, in Helsinki, Finland.© 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed
Integrated framework for modeling the interactions of plug-in hybrid electric vehicles aggregators, parking lots and distributed generation facilities in electricity markets
This paper presents an integrated framework for the optimal resilient scheduling of an active distribution system in the day-ahead and real-time markets considering aggregators, parking lots, distributed energy resources, and Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEVs) interactions. The main contribution of this paper is that the impacts of traffic patterns on the available dispatchable active power of PHEVs in day-ahead and real-time markets are explored. A two stage framework is considered. Each stage consists of a four-level optimization procedure that optimizes the scheduling problems of PHEVs, parking lots and distributed energy resources, aggregators, and active distribution system. The distribution system procures ramp-up and ramp-down services for the upward electricity market in a real-time horizon. The active distribution system can utilize a switching procedure to sectionalize its system into a multi-microgrid system to mitigate the impacts of external shocks. The model was assessed by the 123-bus test system. The proposed algorithm reduced the interruption and operating costs of the 123-bus test system by about 94.56% for the worst-case external shock. Further, the traffic pattern decreased the available ramp-up and ramp-down of parking lots by about 58.61% concerning the no-traffic case.© 2023 The Author(s). Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed
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
Demand Side Management of Electric Vehicles in Smart Grids: A survey on strategies, challenges, modeling, and optimization
The shift of transportation technology from internal combustion engine (ICE) based vehicles to electricvehicles (EVs) in recent times due to their lower emissions, fuel costs, and greater efficiency hasbrought EV technology to the forefront of the electric power distribution systems due to theirability to interact with the grid through vehicle-to-grid (V2G) infrastructure. The greater adoptionof EVs presents an ideal use-case scenario of EVs acting as power dispatch, storage, and ancillaryservice-providing units. This EV aspect can be utilized more in the current smart grid (SG) scenarioby incorporating demand-side management (DSM) through EV integration. The integration of EVswith DSM techniques is hurdled with various issues and challenges addressed throughout thisliterature review. The various research conducted on EV-DSM programs has been surveyed. This reviewarticle focuses on the issues, solutions, and challenges, with suggestions on modeling the charginginfrastructure to suit DSM applications, and optimization aspects of EV-DSM are addressed separatelyto enhance the EV-DSM operation. Gaps in current research and possible research directions have beendiscussed extensively to present a comprehensive insight into the current status of DSM programsemployed with EV integration. This extensive review of EV-DSM will facilitate all the researchersto initiate research for superior and efficient energy management and EV scheduling strategies andmitigate the issues faced by system uncertainty modeling, variations, and constraints
Optimal charge scheduling of electric vehicles in solar energy integrated power systems considering the uncertainties
Nowadays, vehicle to grid (V2G) capability of the electric vehicle (EV) is used in the smart distribution network (SDN). The main reasons for using the EVs, are improving air quality by reducing greenhouse gas emissions, peak demand shaving and applying ancillary service, and etc. So, in this chapter, a non-linear bi-level model for optimal operation of the SDN is proposed where one or more solar based-electric vehicle parking lots (PLs) with private owners exist. The SDN operator (SDNO) and the PL owners are the decision-makers of the upper-level and lower-level of this model, respectively. The objective functions at two levels are the SDNO’s profit maximization and the PL owners’ cost minimization. For transforming this model into the single-level model that is named mathematical program with equilibrium constraints (MPEC), firstly, Karush–Kuhn–Tucker (KKT) conditions are used. Furthermore, due to the complementary constraints and non-linear term in the upper-level objective function, this model is linearized by the dual theory and Fortuny-Amat and McCarl linearization method. In the following, it is assumed that the SDNO is the owner of the solar-based EV PLs. In this case, the proposed model is a single-level model. The uncertainty of the EVs and the solar system, as well as two programs, are considered for the EVs, i.e., controlled charging (CC) and charging/discharging schedule (CDS). Because of the uncertainties, a risk-based model is defined by introducing a Conditional Value-at-Risk (CVaR) index. Finally, the bi-level model and the single-level model are tested on an IEEE 33-bus distribution system in three modes; i.e., without the EVs and the solar system, with the EVs by controlled charging and with/ without the solar system, and with the EVs by charging/discharging schedule and with/without the solar system. The main results are reported and discussed.fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed
Demand-Side Flexibility in Power Systems:A Survey of Residential, Industrial, Commercial, and Agricultural Sectors
In recent years, environmental concerns about climate change and global warming have encouraged countries to increase investment in renewable energies. As the penetration of renewable power goes up, the intermittency of the power system increases. To counterbalance the power fluctuations, demand-side flexibility is a workable solution. This paper reviews the flexibility potentials of demand sectors, including residential, industrial, commercial, and agricultural, to facilitate the integration of renewables into power systems. In the residential sector, home energy management systems and heat pumps exhibit great flexibility potential. The former can unlock the flexibility of household devices, e.g., wet appliances and lighting systems. The latter integrates the joint heat–power flexibility of heating systems into power grids. In the industrial sector, heavy industries, e.g., cement manufacturing plants, metal smelting, and oil refinery plants, are surveyed. It is discussed how energy-intensive plants can provide flexibility for energy systems. In the commercial sector, supermarket refrigerators, hotels/restaurants, and commercial parking lots of electric vehicles are pointed out. Large-scale parking lots of electric vehicles can be considered as great electrical storage not only to provide flexibility for the upstream network but also to supply the local commercial sector, e.g., shopping stores. In the agricultural sector, irrigation pumps, on-farm solar sites, and variable-frequency-drive water pumps are shown as flexible demands. The flexibility potentials of livestock farms are also surveyed
- …