Entre todos os recursos associados à evolução das redes elétricas para o conceito de smart grid, os sistemas de multi-energia e os veículos eléctricos do tipo plug-in (PEV) são dois dos principais tópicos de investigação hoje em dia. Embora estes recursos possam acarretar uma maior incerteza para o sistema de energia, as suas capacidades de demanda/armazenamento flexível de energia podem melhorar a operacionalidade do sistema como um todo. Quando o conceito de sistemas de multi-energia e os parques de estacionamento com estações de carregamento para os PEVs são combinados no sistema de distribuição, a demanda pode variar significativamente. Sendo a demanda de energia uma importante informação no processo de planeamento, é essencial estimar de precisa essa demanda. Deste modo, três níveis padrão de carga podem ser extraídos tendo em conta a substituição da procura entre carriers de energia, a demanda associada ao carregamento dos PEVs, e presença de parques de estacionamento com estações de carregamento no sistema. A presença de PEVs num sistema multi-energia obriga a outros requisitos (por exemplo, um sistema de alimentação) que devem ser fornecidos pelo sistema, incluindo as estações de carregamento.
A componente elétrica dos PEVs dificulta a tarefa ao operador do sistema na tentativa de encontrar a melhor solução para fornecer os serviços necessários e utilizar o potencial dos PEVs num sistema multi-energia. Contudo, o comportamento sociotécnico dos utilizadores de PEVs torna difícil ao operador do sistema a potencial gestão das fontes de energia associada às baterias. Desta forma, este estudo visa providenciar uma solução para os novos problemas que irão ocorrer no planeamento do sistema. Nesta tese, vários aspetos da integração de PEVs num sistema multi-energia são estudados. Primeiro, um programa de resposta à demanda é proposto para o sistema multi-energia com tecnologias do lado da procura que possibilitem alternar entre fornecedores de serviços. Em seguida, é realizado um estudo abrangente sobre as questões relativas à modelação dos PEVs no sistema, incluindo a modelação das incertezas, as preferências dos proprietários dos veículos, o nível de carregamento dos PEV e a sua interação com a rede. Posteriormente é proposta a melhor estratégia para a participação no mercado de energia e reserva. A alocação na rede e os possíveis efeitos subjacentes são também estudados nesta tese, incluindo o modelo dos PEVs e dos parques de estacionamento com estações de carregamento nesse sistema de multi-energia.Among all resources introduced by the evolution of smart grid, multi-energy systems and plugin electric vehicles are the two main challenges in research topics. Although, these resources bring new levels of uncertainties to the system, their capabilities as flexible demand or stochastic generation can enhance the operability of system. When the concept of multienergy systems and plug-in electric vehicles (PEV) parking lots are merged in a distribution system, the demand estimation may vary significantly. As the main feed of planning process, it is critical to estimate the most accurate amount of required demand. Therefore, three stages of load pattern should be extracted taking into account the demand substitution between energy carriers, demand affected by home-charging PEVs, and parking lot presence in system.
The presence of PEVs in a multi-energy system oblige other requirements (i.e. fueling system) that should be provided in the system, including charging stations. However, the electric base of PEVs adds to the responsibilities of the system operator to think about the best solution to provide the required services for PEVs and utilize their potentials in a multi-energy concept. However, the socio-technical behavior of PEV users makes it difficult for the system operator to be able to manage the potential sources of PEV batteries. As a result, this study tries to raise the solution to new problems that will occur for the system planners and operators by the future components of the system.
In this thesis, various aspects of integrating PEVs in a multi-energy system is studied.Firstly, a carrier-based demand response program is proposed for the multi-energy system with the technologies on the demand side to switch between the carriers for providing their services. Then, a comprehensive study on the issues regarding the modeling of the PEVs in the system are conducted including modeling their uncertain traffic behavior, modeling the preferences of vehicle owners on the required charging, modeling the PEV parking lot behavior and its interactions with the network. After that the best strategy and framework for participating the PEVs energy in the energy and reserve market is proposed. The allocation of the parking lot in the network and the possible effects it will have on the network constraints is studied. Finally, the derived model of the PEVs and the parking lot is added to the multi-energy system model with multi-energy demand
