Date of Award

11-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Electrical Engineering (MSEE)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Dr. Hussain Shareef

Abstract

The growing demand for electricity has led to increasing efforts to generate and satisfy the rising demand. This led to suppliers attempting to reduce consumption with the help of the users. Requests to shift unnecessary loads off the peak hours, using other sources of generators to supply the grid while offering incentives to the users have made a significant effect. Furthermore, automated solutions were implemented with the help of Home Energy Management Systems (HEMS) where the user can remotely manage household loads to reduce consumption or cost. Demand Response (DR) is the process of reducing power consumption in a response to demand signals generated by the utility based on many factors such as the Time of Use (ToU) prices. Automated HEMS use load scheduling techniques to control house appliances in response to DR signals. Scheduling can be purely user-dependent or fully automated with minimum effort from the user. This thesis presents a HEMS which automatically schedules appliances around the house to reduce the cost to the minimum. The main contributions in this thesis are the house controller model which models a variety of thermal loads in addition to two shiftable loads, and the optimizer which schedules the loads to reduce the cost depending on the DR signals. The controllers focus on the thermal loads since they have the biggest effect on the electricity bill, they also consider many factors ignored in similar models such as the physical properties of the room/medium, the outer temperatures, the comfort levels of the users, and the occupancy of the house during scheduling. The DR signal was the hourly electricity price; normally higher during the peak hours. Another main part of the thesis was studying multiple optimization algorithms and utilizing them to get the optimum scheduling. Results showed a maximum of 44% cost reduction using different metaheuristic optimization algorithms and different price and occupancy schemes.

Comments

مع تزايد الطلب على الطاقة بسبب ازدياد الكثافة السكانية وازدهار الصناعة، أصبح من الضروري ترشيد استهلاك الكهرباء المنتجة او زيادة معدل الإنتاج. من الجهود المبذولة حاليا لتلبية احتياج المستهلك من، الحملات التوعوية بضرورة تقليل الاستهلاك خلال ساعات الذروة، استخدام معدات ذات استهلاك منخفض، وتغيير بعض السلوكيات والممارسات من أجل الحفظ على الطاقة. على صعيد آخر، فقد تم تطوير أنظمه ذكيه تساعد المستهلك على اتخاذ قرارات سليمه، من خلال الاطلا ع على نموذج الطلب الذي يتم توفيره من قبل مزودي الخدمة. يحتوي نموذج الطلب على أسعار مختلفة للطاقة خلال اليوم، يتمكن المستخدم بمساعدة ا لنظمه الذكية من جدولة الجهزة المنزلية لتخفيض استهلاك الكهرباء وتقليل التكلفة .

الهدف من هذه الطروحة هو تصميم نظام تفاعلي لتنظيم وترشيد عمليه استهلاك الكهرباء في المنازل لغراض الاستجابة لإشارات الطلب ( Demand Response) من مزودي الخدمة . يتكون النظام من نماذج محاكاة للأجهزة المنزلية يتم من خلالها محاكاة وإنتاج السجل الاستهلاكي لكل جهاز تحت اعدادات معينة. تأخذ هذه النماذج بعين الاعتبار العديد من العوامل مثل درجات الحرارة الخارجية، المواصفات البنيوية للمبنى، والراحة المستهلك ومعلومات تواجده داخل المنزل. تساعد هذه التفاصيل بالإضافة الى المجدول الآ لي على إنتاج جدولة جديدة وآليه للأدوات المنزلية لتخفيض استهلاك الكهرباء وتقليل تكلفتها . تم تصميم المجدول باستخدام عدة خوارزميات للتحقق من فاعلية النظام. تمكن النظام من تحقيق تخفيض كبير في تكلفة الطاقة لليوم الواحد .

Download

Included in

Engineering Commons

COinS