Date of Award

12-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Electrical Engineering (MSEE)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Hussain Shareef

Abstract

The advent of microgrids has prompted plenty of studies into its design, control, protection, and implementation, with several operational as well as pilot systems being commissioned worldwide. This necessitates the development of hardware and software for the Energy Management System, the supervisory controller in a microgrid. Hence, this thesis provides a novel dual-stage dispatch scheme for the Energy Management System of a Standalone microgrid by “splitting” the dispatch time horizon into four equal quarters to facilitate better usage of power forecast accuracies. The two stages include Unit Commitment/Scheduling and Economic Dispatch for the dispatchable Distributed Energy Resources based on renewable energy availability and the State of Charge of the Battery Energy Storage System. The objective function for the above is a cost minimization problem, optimized using a Customized Particle Swarm Optimization method, a novel variant of the Particle Swarm Optimization. The performance of the proposed optimizer is validated in comparison with the latter method using case studies meant to present load factor improvement in the microgrid network using Battery Energy Storage System, a second objective. Thus, based on the outcome of the case studies, this thesis provides a two-fold contribution towards resource management: fully utilizing the renewable energy availability by setting a known level of power reserve, and improving the load profile of the considered network using the Battery Energy Storage System.

Arabic Abstract


مخطط تقسيم الأفق ثنائي المراحل للإرسال إلى شبكة دقيقة مستقلة

لقد دفع ظهور الشبكات المتناهية الصغر إلى إجراء العديد من الدراسات فيما يتصل بالتصميم والسيطرة والحماية والتنفيذ، مع الاستعانة بالعديد من الأنظمة التشغيلية فضلا عن التجريبية في مختلف أنحاء العالم. ويتطلب ذلك تطوير أجهزة وبرامج نظام إدارة الطاقة، وهو المراقب الإشرافي في شبكة صغيرة. ومن ثم، فإن هذه الفرضية توفر نظاما جديداً للإرسال على مرحلتين لنظام إدارة الطاقة في شبكة دقيقة مستقلة عن طريق "تقسيم" الأفق الزمني للإرسال إلى أربعة أرباع متساوية لتسهيل استخدام أفضل لدقة التنبؤ بالطاقة. وتشمل المرحلتان التزام/جدولة الوحدة والإرسال الإقتصادي لموارد الطاقة الموزعة القابلة للإرسال استنادا إلى توافر الطاقة المتجددة وحالة شحن نظام تخزين طاقة البطارية. وتتمثل الوظيفة الموضوعية لما ورد أعلاه في مشكلة خفض التكلفة إلى أدنى حد، حيث تم تحسينها باستخدام طريقة لتحسين سرب الجسيمات المخصص، وهو متغير جديد لتحسين سرب الجسيمات. ويجري التحقق من صحة أداء أداة التحسين المقترحة مقارنة بالأسلوب الأخير باستخدام دراسات الحالات الإفرادية الرامية إلى تقديم تحسين عامل التحميل في الشبكة الدقيقة باستخدام نظام تخزين طاقة البطارية، وهو هدف ثان. وبناء على نتائج دراسات الحالات الإفرادية، تقدم هذه الفرضية مساهمة مزدوجة في إدارة الموارد: تحقيق الاستفادة الكاملة من توافر الطاقة المتجددة عن طريق تحديد مستوى معروف من احتياطي الطاقة وتحسين مقدار حمل الشبكة المعتبرة باستخدام نظام تخزين طاقة البطارية.

Download
COinS