This paper presents a novel energy management strategy (EMS) to control an isolated microgrid powered by a photovoltaic array and a wind turbine and equipped with two different energy storage systems: electric batteries and a hydrogen production and storage system. In particular, an optimal scheduling of storage devices is carried out to maximize the benefits of available renewable resources by operating the photovoltaic systems and the wind turbine at their maximum power points and by minimizing the overall utilization costs. Unlike conventional EMS based on the state-of-charge (SOC) of batteries, the proposed EMS takes into account the uncertainty due to the intermittent nature of renewable resources and electricity demand. In particular, the uncertainties are evaluated with a stochastic approach through the construction of different scenarios with corresponding probabilities. The EMS is defined by minimizing the utilization costs of the energy storage equipment. The weather conditions recorded in four different weeks between April and December are used as case studies to test the proposed EMS and the results obtained are compared with a conventional EMS based on the state-of-charge of batteries. The results show a reduction of utilization costs of about 15% in comparison to conventional SOC-based EMS and an increase of the average energy storage efficiency

چکیده

این مقاله یک استراتژی جدید مدیریت انرژی (EMS) را به منظور کنترل و ایزوله سازی میکروشبکه ای که دارای واحدهای تولیدی فتوولتائیک و بادی است و با دو سیستم ذخیره انرژی مختلف مجهز شده است، ارائه می دهد. سیستم های ذخیره سازی انرژی، باتری های الکتریکی و یک سیستم ذخیره سازی و تولید هیدروژن است. در حالت خاص، یک برنامه ریزی بهینه برای تجهیزات ذخیره سازی با هدف ماکزیمم سازی مزایای منابع انرژی تجدید پذیر بر اساس عملکرد سیستم های فتوولتائیک و توربین بادی، در ماکزیمم نقطه توان تولیدی و نیز مینیمم سازی هزینه های کل سیستم، صورت گرفته است. برخلاف EMS های قدیمی که بر اساس وضعیت شارژ (SOC) ی باتری‌ها عمل می کردند، EMS پیشنهادی، عدم قطعیت های ناشی از ماهیت تناوبی بودن منابع انرژی تجدید پذیر و نیز عدم قطعیت تقاضای برق را در نیز محاسبات لحاظ می کند. در حالت خاص، عدم قطعیت ها به کمک یک روش تصادفی و از طریق ترکیب چند سناریوی مختلف بر اساس قوانین احتمالات، ارزیابی شده اند. EMS با مینیمم سازی هزینه‌ ای کل در تجهیزات ذخیره سازی انرژی، تعریف شده است. شرایط آب و هوا در چهار هفته مختلف بین آوریل و دسامبر ثبت شده و به عنوان مورد مطالعه ای در این تحقیق و برای آزمایش EMS پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج حاصل با EMS قدیمی که بر مبنای وضعیت شارژ باتری ها عمل می کردند، مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که کاهش هزینه های کل چیزی حدود 15% در مقایسه با EMS قدیمی مبتنی بر SOC می باشد و نیز افزایش راندمان ذخیره سازی انرژی به صورت متوسط نیز از نتایج آزمایش، استنتاج شده است.

1-مقدمه

بر اساس نظر IEA، امروزه بیش از یک میلیارد از جمعیت جهان با کمبود انرژی الکتریکی مواجه هستند. گزینه های مختلف برای تأمین این انرژی به ملزومات خاصی نیاز دارد: این ملزومات شامل ساختارهای ترکیبی متصل به شبکه، مینی شبکه و ایزوله شده از شبکه می شود. در حالت خاص، روش های غیرمتمرکز سازی یک گزینه مهم در مواردی است که در آنها گسترش و توسعه شبکه بسیار گران تمام می شود...