Optimized Operation of Local Energy Community Providing Frequency Restoration Reserve

In order to unlock the maximum flexibility potential of all levels in the power system, distribution-network-located flexible energy resources (FERs) should play an important role in providing system-wide ancillary services. Frequency reserves are an example of system-wide ancillary services. In this regard, this paper deals with the optimal operation of a local energy community (LEC) located in the distribution network. The LEC is proposed to participate in providing manual frequency restoration reserves (mFRR) or tertiary reserves. In addition, the community is supposed to have a number of electric vehicles (EVs) and a battery energy storage system (BESS) as FERs. The scheduling of the community, which is fully compliant with the existing balancing market structure, comprises two stages. The first stage is performed in day-ahead, in which the energy community management center (ECMC) estimates the amount of available flexible capacities for mFRR provision. In this stage, control parameters are deployed by the ECMC in order to control the offered flexibility of the BESS. In the second stage, the real-time scheduling of the community is performed for each hour, taking into account the assigned and activated amount of reserve power. The target of the real-time stage is to maximize the community’s profit. Finally, the model is implemented utilizing a case study considering different day-ahead control parameters of the BESS. The results demonstrate that the proposed control parameters adopted in the day-ahead stage considerably affect the realtime profitability of the LEC. Moreover, according to the simulation results, participating in the mFRR market can bring additional profits for the LEC.© Firoozi, Hooman; Khajeh, Hosna; Laaksonen, Hannu. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

Task Allocation Algorithm for Energy Resources Providing Frequency Containment Reserves

The uncertainty caused by the variability in renewable energy production requires the engagement of consumer-side energy production and consumption to provide sufficient flexibility and reliability for the power grid. This study presents an algorithm for allocating tasks to distributed energy resources allowing consumers to provide flexibility for frequency containment reserves. The task allocation algorithm aims at supporting the plug and play of energy resources, and it avoids the need for hard real-time messages during the coordination of the resources. The algorithm combines a novel control strategy with an information and communication technology architecture. The main decision logic of the algorithm is defined together with the distributed control logic. A prototype implementation of the overall system for frequency control is used to evaluate the performance of the algorithm. The simulation results show that the algorithm achieves the specified objectives, and has advantages compared to the state of the art solution.Peer reviewe

Development of optimal energy management and sizing strategies for large-scale electrical storage systems supporting renewable energy sources.

284 p.El desarrollo e integración de las fuentes de energía renovable (RES) conducirá a un futuro energético más sostenible. Las plantas renovables deberán mejorar su participación y operación a través de los mercados de electricidad de una manera más controlada y segura. Además, el diseño actual del mercado está cambiando para permitir una participación inclusiva en mercados de flexibilidad. En este contexto, los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) se consideran una de las tecnologías flexibles clave que pueden apoyar la operación de las energías renovables, mediante servicios como: 1) control de la potencia generada, 2) mejora de los errores de predicción, y 3) provisión de servicios auxiliares de regulación de frecuencia. Sin embargo, el desarrollo del almacenamiento ha sido frenado también por sus altos costos. Por lo tanto, esta tesis doctoral aborda el tema del ¿Desarrollo de estrategias óptimas de gestión y dimensionamiento de los sistemas de almacenamiento eléctrico a gran escala como apoyo a fuentes de energía renovable¿, con el objetivo de desarrollar una metodología con una perspectiva global, mediante una estrategia de gestión de energía avanzada (EMS) que aborda la gestión de activos (RES + ESS) a largo plazo y por otro lado, el cálculo del dimensionamiento y operación del almacenamiento a corto plazo (en la operación en tiempo real), para asegurar un marco adecuado que permita evaluar la rentabilidad de la integración del almacenamiento en aplicaciones conectadas a la red. La estrategia de gestión de energía propuesta es validada a través de dos casos de estudio: una planta renovable individual (eólica o solar) con almacenamiento, y un porfolio de renovables y almacenamiento

Development of optimal energy management and sizing strategies for large-scale electrical storage systems supporting renewable energy sources.

284 p.El desarrollo e integración de las fuentes de energía renovable (RES) conducirá a un futuro energético más sostenible. Las plantas renovables deberán mejorar su participación y operación a través de los mercados de electricidad de una manera más controlada y segura. Además, el diseño actual del mercado está cambiando para permitir una participación inclusiva en mercados de flexibilidad. En este contexto, los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) se consideran una de las tecnologías flexibles clave que pueden apoyar la operación de las energías renovables, mediante servicios como: 1) control de la potencia generada, 2) mejora de los errores de predicción, y 3) provisión de servicios auxiliares de regulación de frecuencia. Sin embargo, el desarrollo del almacenamiento ha sido frenado también por sus altos costos. Por lo tanto, esta tesis doctoral aborda el tema del ¿Desarrollo de estrategias óptimas de gestión y dimensionamiento de los sistemas de almacenamiento eléctrico a gran escala como apoyo a fuentes de energía renovable¿, con el objetivo de desarrollar una metodología con una perspectiva global, mediante una estrategia de gestión de energía avanzada (EMS) que aborda la gestión de activos (RES + ESS) a largo plazo y por otro lado, el cálculo del dimensionamiento y operación del almacenamiento a corto plazo (en la operación en tiempo real), para asegurar un marco adecuado que permita evaluar la rentabilidad de la integración del almacenamiento en aplicaciones conectadas a la red. La estrategia de gestión de energía propuesta es validada a través de dos casos de estudio: una planta renovable individual (eólica o solar) con almacenamiento, y un porfolio de renovables y almacenamiento