東華大學圖書館 |

Optimal Sizing of Battery Storage System in a Microgrid in Terms of Cost and Reliability Constraint = = تحديد حجم البطاريات الأمثل في شبكة ميكروية بناءً على التكلفة و الاعتمادية.‪‪‪

紀錄類型:	書目-電子資源 : Monograph/item
正題名/作者:	Optimal Sizing of Battery Storage System in a Microgrid in Terms of Cost and Reliability Constraint =/
其他題名:	تحديد حجم البطاريات الأمثل في شبكة ميكروية بناءً على التكلفة و الاعتمادية.‪‪‪
作者:	Mohammad Massad, Mohammad Saleh.
出版者:	Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, : 2020,
面頁冊數:	178 p.
附註:	Source: Masters Abstracts International, Volume: 83-04.
Contained By:	Masters Abstracts International83-04.
標題:	Electrical engineering. -
電子資源:	http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28549482
ISBN:	9798460475490

Optimal Sizing of Battery Storage System in a Microgrid in Terms of Cost and Reliability Constraint = = تحديد حجم البطاريات الأمثل في شبكة ميكروية بناءً على التكلفة و الاعتمادية.‪‪‪
Mohammad Massad, Mohammad Saleh.

Optimal Sizing of Battery Storage System in a Microgrid in Terms of Cost and Reliability Constraint =تحديد حجم البطاريات الأمثل في شبكة ميكروية بناءً على التكلفة و الاعتمادية.‪‪‪ - Ann Arbor : ProQuest Dissertations & Theses, 2020 - 178 p.

Source: Masters Abstracts International, Volume: 83-04.

Thesis (M.E.E.)--Princess Sumaya University for Technology (Jordan), 2020.

This item must not be sold to any third party vendors.

Even though power systems have undergone a giant leap in the past decades, the polluting depleting fossil fuels are still the main resource for electricity generation. Several alternatives have been identified for the purpose of decelerating greenhouse gases production, most popularly Renewable Energy Systems (RES). However, such systems lack consistency and certainty, due to their resources intermittent and stochastic nature. As a result of this integration, the operation of the microgrid is subjected to implications in terms of cost and reliability.A viable solution, that mitigates the volatility and intermittency of renewables, reduces the operating cost and improves the reliability of the system, is Battery Energy storage System (BESS). The reduction in the operating cost must compensate for the technology huge capital costs. Thus, optimal sizing decides the required capacity to gain maximal planning cost reduction and support the grid reliability. Both aspects are analyzed and classified based on their roles in shaping the solution in the first part of the thesis, with much attention being paid to the deterministic nature of the mathematical sizing dilemma and the stochastic modeling schemes for reliability evaluation techniques. The second part is dedicated to presenting the proposed method and tuning the associated parameters to gain better modeling of power system operation.The suggested approach constructs a mathematical model, which encompasses the investment cost of the BESS as well as the microgrid operating. In addition, it employs Mote Carlo Simulations (MCS) for modeling components outages and renewable energy resources' volatility. Embedding those uncertainties into the model allows reliability index Loss of Load Expectation (LOLE) to be evaluated in order to ensure reliability criterion satisfaction. Using Mixed Integer Linear programming (MILP) to formulate and solve the problem in a reasonable time, the optimal size was found. The concluded capacity reduced the overall costs of the microgrid to the minimal and assured reliability criterion satisfaction.The simulation tests have been conducted on CPLEX platform, while General Algebraic Modeling System (GAMS) and Matlab are devoted for stochastic long-term modeling of uncertainties. The results have proven the credibility of the solution, illustrating that increasing the size beyond optimal point, 5 MW at 25 MWh, imposes higher expansion costs to the microgrid.In addition to that, the effects of imposing firm capacity on RES have been inspected. It has been demonstrated that imposing such constraint affects the economical operation as well as the reliability of the microgrid. In terms of economics, 30% firm capacity was required to obtain the same economical efficiency of a microgrid with fluctuating RES. Moreover, the economical feasibility of incorporating the optimal BESS size was maintained, yielding further cost reduction compared to non-optimal size. While, reliability constraint was fulfilled at the expense of higher Loss of Energy Expectation (LOEE) since the contribution of RES during outages is limited to the specified firm capacity. Accordingly, imposing firm capacity provides the grid with base power generation capable of satisfying reliability criterion. Nevertheless, it may be economically infeasible whether the optimal BESS size is included or not.Whereas, having demand response increased the economic efficiency of the system and supported the grid reliability. About 23% cost reduction was achieved at 25% demand response and reliability criterion was satisfied as the decided generation schedule was sufficient to grant that the exposition to load shedding circumstances is within acceptable limit. Regarding sizing dilemma, it was demonstrated that beyond a certain point of load controllability the evaluated BESS size is no longer optimum. For instance, the 18.81% cost reduction at 20% demand response could not be attained after incorporating the optimal BESS size, dropping to 18%. Although reliability constraint was fulfilled for all cases, the adapted changes to the load profile could not benefit from the installed capacity and compensate for the high investment costs, increasing the planning cost.

ISBN: 9798460475490Subjects--Topical Terms:

649834
Electrical engineering.
Subjects--Index Terms:

Battery energy storage

Optimal Sizing of Battery Storage System in a Microgrid in Terms of Cost and Reliability Constraint = = تحديد حجم البطاريات الأمثل في شبكة ميكروية بناءً على التكلفة و الاعتمادية.‪‪‪
LDR:15007nmm a2200409 4500 001 2351406
005 20221107085634.5
008 241004s2020 ||||||||||||||||| ||eng d
020 $a 9798460475490
035 $a (MiAaPQ)AAI28549482
035 $a AAI28549482
040 $a MiAaPQ $c MiAaPQ
100 1 $a Mohammad Massad, Mohammad Saleh. $3 3690972
245 1 0 $a Optimal Sizing of Battery Storage System in a Microgrid in Terms of Cost and Reliability Constraint = $b تحديد حجم البطاريات الأمثل في شبكة ميكروية بناءً على التكلفة و الاعتمادية.‪‪‪
260 1 $a Ann Arbor : $b ProQuest Dissertations & Theses, $c 2020
300 $a 178 p.
500 $a Source: Masters Abstracts International, Volume: 83-04.
500 $a Advisor: Batarseh, Majd Ghazi.
502 $a Thesis (M.E.E.)--Princess Sumaya University for Technology (Jordan), 2020.
506 $a This item must not be sold to any third party vendors.
520 $a Even though power systems have undergone a giant leap in the past decades, the polluting depleting fossil fuels are still the main resource for electricity generation. Several alternatives have been identified for the purpose of decelerating greenhouse gases production, most popularly Renewable Energy Systems (RES). However, such systems lack consistency and certainty, due to their resources intermittent and stochastic nature. As a result of this integration, the operation of the microgrid is subjected to implications in terms of cost and reliability.A viable solution, that mitigates the volatility and intermittency of renewables, reduces the operating cost and improves the reliability of the system, is Battery Energy storage System (BESS). The reduction in the operating cost must compensate for the technology huge capital costs. Thus, optimal sizing decides the required capacity to gain maximal planning cost reduction and support the grid reliability. Both aspects are analyzed and classified based on their roles in shaping the solution in the first part of the thesis, with much attention being paid to the deterministic nature of the mathematical sizing dilemma and the stochastic modeling schemes for reliability evaluation techniques. The second part is dedicated to presenting the proposed method and tuning the associated parameters to gain better modeling of power system operation.The suggested approach constructs a mathematical model, which encompasses the investment cost of the BESS as well as the microgrid operating. In addition, it employs Mote Carlo Simulations (MCS) for modeling components outages and renewable energy resources' volatility. Embedding those uncertainties into the model allows reliability index Loss of Load Expectation (LOLE) to be evaluated in order to ensure reliability criterion satisfaction. Using Mixed Integer Linear programming (MILP) to formulate and solve the problem in a reasonable time, the optimal size was found. The concluded capacity reduced the overall costs of the microgrid to the minimal and assured reliability criterion satisfaction.The simulation tests have been conducted on CPLEX platform, while General Algebraic Modeling System (GAMS) and Matlab are devoted for stochastic long-term modeling of uncertainties. The results have proven the credibility of the solution, illustrating that increasing the size beyond optimal point, 5 MW at 25 MWh, imposes higher expansion costs to the microgrid.In addition to that, the effects of imposing firm capacity on RES have been inspected. It has been demonstrated that imposing such constraint affects the economical operation as well as the reliability of the microgrid. In terms of economics, 30% firm capacity was required to obtain the same economical efficiency of a microgrid with fluctuating RES. Moreover, the economical feasibility of incorporating the optimal BESS size was maintained, yielding further cost reduction compared to non-optimal size. While, reliability constraint was fulfilled at the expense of higher Loss of Energy Expectation (LOEE) since the contribution of RES during outages is limited to the specified firm capacity. Accordingly, imposing firm capacity provides the grid with base power generation capable of satisfying reliability criterion. Nevertheless, it may be economically infeasible whether the optimal BESS size is included or not.Whereas, having demand response increased the economic efficiency of the system and supported the grid reliability. About 23% cost reduction was achieved at 25% demand response and reliability criterion was satisfied as the decided generation schedule was sufficient to grant that the exposition to load shedding circumstances is within acceptable limit. Regarding sizing dilemma, it was demonstrated that beyond a certain point of load controllability the evaluated BESS size is no longer optimum. For instance, the 18.81% cost reduction at 20% demand response could not be attained after incorporating the optimal BESS size, dropping to 18%. Although reliability constraint was fulfilled for all cases, the adapted changes to the load profile could not benefit from the installed capacity and compensate for the high investment costs, increasing the planning cost.
520 $a على الرغم من أن أنظمة الطاقة قد شهدت قفزة عملاقة في العقود الماضية، لا يزال الوقود الأحفوري المستنفذ و الملوث للبيئة هو المورد الرئيسي لتوليد الكهرباء. تم تحديد العديد من بدائل لإبطاء إنتاج غازات الدفيئة، واكثرها شيوعًا هي أنظمة الطاقة المتجددة. لكن هذه الأنظمة تفتقر إلى الانتظام و الموثوقية، بسبب مواردها المتقطعة و العشوائية بطبيعتها. ونتيجة لهذا الدمج، فان تشغيل الشبكة الكهربائية يواجه مشاكل و تعقيدات من حيث التكلفة و الإعتمادية.الحل القابل للتطبيق، الذي يمكن أن يخفف من تقلبات الطاقة المتجددة وتقطعها، ويقلل من تكلفة التشغيل ويحسن من إعتمادية النظام، هي انظمة تخزين البطاريات. إن تخفيض تكلفة التشغيل يجب أن يعوض عن التكاليف الاسستثمار الضخمة لهذه التكنولوجيا. وبالتالي، فإن الحجم الأمثل يقرر السعة المطلوبة بحيث تخفض من تكلفة التخطيط الى الحد الادني وتدعم إعتمادية الشبكة، بينما يتعامل مع أنظمة الطاقة المتجددة. يتم تحليل كلا الجانبين وتصنيفهما بناءً على دورهما في تشكيل الحل في الجزء الأول من الأطروحة. مع التركيز على الطبيعة الرياضية الحتمية لمشكلة تحديد الحجم و اساليب النمذجة العشوائية لتقنيات تحديد الإعتمادية. الجزء الثاني مخصص لعرض الطريقة المقترحة وضبط المحددات المرتبطة بها للحصول على نموذج أفضل للعملية التشغيلية للنظام الكهربائي.تبني الطريقة المقترحة نموذجًا رياضيًا يشمل تكلفة الاستثمار لنظام تخزين البطاريات بالإضافة إلى تكلفة تشغيل الشبكة الصغرى. يتم أيضًا استخدام Mote Carlo Simulation (MCS) لتمثيل انقطاعات وحدات النظام الكهربائي وتقلبات وحدات الطاقة المتجددة. بحيث يسمح على الرغم من أن أنظمة الطاقة قد شهدت قفزة عملاقة في العقود الماضية، لا يزال الوقود الأحفوري المستنفذ و الملوث للبيئة هو المورد الرئيسي لتوليد الكهرباء. تم تحديد العديد من بدائل لإبطاء إنتاج غازات الدفيئة، واكثرها شيوعًا هي أنظمة الطاقة المتجددة. لكن هذه الأنظمة تفتقر إلى الانتظام و الموثوقية، بسبب مواردها المتقطعة و العشوائية بطبيعتها. ونتيجة لهذا الدمج، فان تشغيل الشبكة الكهربائية يواجه مشاكل و تعقيدات من حيث التكلفة و الإعتمادية.الحل القابل للتطبيق، الذي يمكن أن يخفف من تقلبات الطاقة المتجددة وتقطعها، ويقلل من تكلفة التشغيل ويحسن من إعتمادية النظام، هي انظمة تخزين البطاريات. إن تخفيض تكلفة التشغيل يجب أن يعوض عن التكاليف الاسستثمار الضخمة لهذه التكنولوجيا. وبالتالي، فإن الحجم الأمثل يقرر السعة المطلوبة بحيث تخفض من تكلفة التخطيط الى الحد الادني وتدعم إعتمادية الشبكة، بينما يتعامل مع أنظمة الطاقة المتجددة. يتم تحليل كلا الجانبين وتصنيفهما بناءً على دورهما في تشكيل الحل في الجزء الأول من الأطروحة. مع التركيز على الطبيعة الرياضية الحتمية لمشكلة تحديد الحجم و اساليب النمذجة العشوائية لتقنيات تحديد الإعتمادية. الجزء الثاني مخصص لعرض الطريقة المقترحة وضبط المحددات المرتبطة بها للحصول على نموذج أفضل للعملية التشغيلية للنظام الكهربائي.تبني الطريقة المقترحة نموذجًا رياضيًا يشمل تكلفة الاستثمار لنظام تخزين البطاريات بالإضافة إلى تكلفة تشغيل الشبكة الصغرى. يتم أيضًا استخدام Mote Carlo Simulation (MCS) لتمثيل انقطاعات وحدات النظام الكهربائي وتقلبات وحدات الطاقة المتجددة. بحيث يسمح تضمين هذه المتغيرات في النموذج بتقييم مؤشر الإعتمادية لفقدان الحمل المتوقع (LOLE) و بالتالي يمكن التأكد من معيار الإعتمادية، و باستخدام البرمجة الخطية المختلطة (MILP) لصياغة وحل المشكلة في وقت معقول، تم العثور على الحجم الأمثل. إن السعة التي تم تحديدها خفضت التكاليف الإجمالية للشبكة الصغرى إلى الحد الأدنى وضمنت مطابقة معيار الإعتمادية.تم إجراء اختبارات المحاكاة على منصةCPLEX ، في حين تم تخصيص نظام النمذجة الجبرية العامة (GAMS) و Matlab لتمثيل المتغيرات العشوائية على فترات طويلة المدى. أثبتت النتائج مصداقية الحل، موضحة أن زيادة الحجم إلى ما بعد النقطة المثلى، 5 ميغا واط عند 5 ميغا واط ساعة، يفرض تكاليف توسعة أعلى للشبكة الصغرى.بالإضافة إلى ذلك، تم فحص آثار فرض قدرة ثابتة على أنظمة الطاقة المتجددة. وقد ثبت أن فرض مثل هذا القيد يؤثر على العملية الاقتصادية وكذلك على إعتمادية الشبكة الصغرى. من حيث الاقتصاد، كانت هناك حاجة إلى قدرة ثابتة بنسبة 30 ٪ للحصول على نفس الكفاءة الاقتصادية للشبكة الصغرى ذات أنظمة الطاقة المتجددة المتذبذبة. علاوة على ذلك، تم الحفاظ على الجدوى الاقتصادية لدمج حجم نظام تخزين البطاريات الأمثل، مما أدى إلى مزيد من خفض التكلفة مقارنة بالحجم غير الأمثل. بينما تم تحقيق قيد الإعتمادية على حساب ارتفاع متوسط فقدان الطاقة (LOEE) لأن مساهمة أنظمة الطاقة المتجددة أثناء الانقطاعات تقتصر على القدرة الثابتة المحددة. وبناءً على ذلك، فإن فرض سعة ثابتة يوفر للشبكة طاقة توليد قادرة على تلبية معيار الإعتمادية. ومع ذلك، قد يكون من غير المجدي اقتصاديًا سواء كان الحجم نظام تخزين البطاريات الأمثل مدرجًا أم لا.في حين وجود استجابة للطلب زاد من الكفاءة الاقتصادية للنظام ودعم إعتمادية الشبكة.
520 $a تم تحقيق تخفيض التكلفة بنسبة 23٪ تقريبًا عند استجابة الطلب بنسبة 25٪ وتم أيضًا استيفاء معيار الإعتمادية حيث كان جدول التوليد الذي تم تحديده كافيًا لمنع زيادة التعرض لظروف تخفيف الأحمال عن الحد المقبول. فيما يتعلق بمعضلة تحديد الحجم الأمثل، فقد تم إثبات أنه بعد نقطة معينة من التحكم في الحمل، لم يعد حجم نظام تخزين البطاريات الذي تم تحديده هو الأمثل. على سبيل المثال، لا يمكن تحقيق خفض التكلفة بنسبة 18.81٪ عند استجابة الطلب بنسبة 20٪ بعد دمج حجم نظام تخزين البطاريات الأمثل، حيث انخفض إلى 18٪. على الرغم من أن قيود الإعتمادية قد تم استيفائها في جميع الحالات، إلا أن التغييرات على ملف تعريف الحمل لم تستطع الإستفادة من السعة المحددة مسبقًا لنظام تخزين البطاريات وتعوض تكاليف الاستثمار المرتفعة، مما أدى إلى زيادة تكلفة التخطيط.‪‪‪
590 $a School code: 2116.
650 4 $a Electrical engineering. $3 649834
650 4 $a Electromagnetics. $3 3173223
650 4 $a Alternative energy. $3 3436775
653 $a Battery energy storage
653 $a Demand response
653 $a Firm capacity
653 $a Planning cost
653 $a Reliability
653 $a Sizing
690 $a 0544
690 $a 0607
690 $a 0363
710 2 $a Princess Sumaya University for Technology (Jordan). $b Department of Engineering. $3 3684868
773 0 $t Masters Abstracts International $g 83-04.
790 $a 2116
791 $a M.E.E.
792 $a 2020
793 $a English
856 4 0 $u http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=28549482