Optimal Operation and Economic Impacts of Energy Storage System in Distribution Network

Optimal Operation and Economic Impacts of Energy Storage System in Distribution Network. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Optimal Operation and Economic Impacts of Energy Storage System in Distribution Network)
201105970_EE_thesis_(Muhammad_Fahad_Zia).pdf - Submitted Version

Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذه الرسالة تم دراسة وتحليل ثلاث مشاكل بحثية. هذه المشاكل هي ارجاء تشييد خط التغذية الموزعة باستخدام انظمة تخزين الطاقة, الجدولة المثلى لأنظمة تخزين الطاقة و الجدولة المشتركة المثلى بين أنظمة تخزين الطاقة ومحطة القدرة الهوائية. أولا, التحليل الاقتصادي نفذ لتحديد الفوائد الممكنة للتخطيط الارجائي للمغذي الموزع باستخدام أنظمة تخزين الطاقة. في هذا التحليل تم حساب ومحاكاة صافي القيمة الحالية باستخدام معايير مختلفة مثل معدل نمو الحمل السنوي, طول المغذي, وكفاءة الشحن لأنظمة تخزين الطاقة وسعة الطاقة والقدرة له. أن صافي القيمة الحالية هو اقتران لمعايير متعددة تحتاج الى الحذر في تحليلها لتحقيق أعلى فائدة مؤجلة. تظهر نتائج التخطيط الارجائي لمغذي التوزيع باستخدام أنظمة تخزين الطاقة جدواها الاقتصادية للمغذيات الطويلة. في المسالة الثانية والثالثة تم تطوير الخوازميات المثلى لجدولة أنظمة مع تخزين الطاقة والجدولة المشتركة المثلى بين أنظمة تخزين الطاقة ومحطة القدرة الهوائية. وتحليلها اخذة بعين الاعتبار الحد الحراري للمغذي, سعر الكهرباء, طلب الحمل, السعة القصوى للطاقة والقدرة لأنظمة تخزين الطاقة وكفاءة الشحن والتفريغ. الخوازمية المطورة طبقت على معدلات تعرفة متنوعة : السكنية ,التجارية والصناعية. تظهر النتائج أن الخوازمية المثلى أثبتت الجدوى الاقتصادية لجدولة أنظمة تخزين الطاقة. تم أيضا دراسة وتحليل تأثير معايير أنظمة تخزين الطاقة والحد الحراري لمغذي التوزيع على الخوارزمية المطورة. تظهر نتائج الدراسة الجدوى الاقتصادية لاستخدام أنظمة تخزين الطاقة مع و بدون الطاقة المتجددة. للمغذيات الطويلةالنتائج تظهر أن الخوارزميات المثلى المطورة أثبتت الجدوى الاقتصادية لجدولة أنظمة تخزين الطاقة مع مصادر الطاقة المتجددة وبدونها. بالاضافة لذلك تم تحليل تأثير معايير أنظمة تخزين الطاقة و المحددة الحرارية لكيبل التوزيع على الخوارزميات المطورة.

English Abstract

A fundamental constraint in electric power system operations is the need to maintain equilibrium between supply and demand, instantaneously and all times. Energy storage systems present an opportunity to transcend the power balance paradigm by allowing energy to be stored and released at different times. The potential applications of grid-integrated energy storage systems cover the entire electric power delivery supply chain, from generation to end-use, and potential benefits range from improved frequency regulation and dynamic stability to superior utilization of renewable and distributed energy resources. There are several promising technologies for both energy storage and power storage applications. Energy storage devices have gained importance in power system network due to its longer term storage. Pumped hydro, Vanadium Redox battery and Sodium Sulphur battery are some of the viable energy storage technologies. In this thesis, three research problems have been studied and analyzed. These research problems are distribution feeder deferment using ESS, optimal scheduling of ESS and optimal combined scheduling of ESS and wind power plant. Firstly, an economic analysis has been performed to quantify the potential benefits of distribution feeder deferral planning using ESS. In this analysis, the net present value of feeder deferral has been calculated and simulated using different parameters such as annual load growth rate, feeder length, ESS round-trip efficiency and its power and energy capacities. Net present value is a function of several parameters which need to be carefully analyzed to achieve the maximum deferral benefit. The results show that distribution feeder deferral planning using energy storage systems is economical for long feeder length. In subsequent problems, an optimal ESS scheduling algorithms with and without wind energy are developed and analyzed considering distribution feeder thermal limit, electricity price, load demand, maximum energy and power capacity of ESS and its charging and discharging efficiency. The developed algorithms have been implemented on different customer type’s tariff rates such as residential, commercial and industrial customers. The results show that the developed optimal algorithms have proven to be economical for ESS scheduling with and without renewable sources. The effects of ESS parameters and distribution feeder thermal limit on the developed algorithm are also analyzed.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Electrical
Department: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: El-Amin, Dr. Ibrahim M.
Committee Members: Abido, Dr. Mohamed Ali and Habiballah, Dr. Ibrahim O.
Depositing User: ZIA MUHAMM FAHAD (g201105970)
Date Deposited: 12 Feb 2014 08:03
Last Modified: 01 Nov 2019 15:40
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139089