MARKET-BASED PLANNING OF ELECTRIC VEHICLE AND BATTERY STORAGE SYSTEM AGGREGATORS

MARKET-BASED PLANNING OF ELECTRIC VEHICLE AND BATTERY STORAGE SYSTEM AGGREGATORS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Ammar_Muqbel.pdf
Restricted to Repository staff only until 9 July 2020.

Download (8MB)

Arabic Abstract

نظرًا للتطورات المتسارعة في تصنيع البطاريات مؤخرًا، أصبحت أنظمة البطاريات لتخزين طاقة أكثر فاعلية من أي وقت مضى لتطبيقات شبكات الطاقة. ونظراً لاستجابتها السريعة، فإن البطاريات معروفة بفعاليتها في توفير الخدمات المساعدة، مثل تنظيم التردد وخدمات الاحتياطي، إلى شبكة الطاقة الكهربائية. يمكن أن توفر السيارة الكهربائية هذه الخدمات أيضًا لأنها تعتبر بطارية متحركة. ومع ذلك، بالنسبة للمستثمر الذي يرغب في تقديم الخدمات المساعدة إلى أسواق الكهرباء عبر نظام البطاريات او السيارات الكهربائية، قد يكون التخطيط السليم تحديًا. في هذا البحث، سيتم اقتراح نموذج تخطيط خطي للسيارات الكهربائية ونظام البطاريات لتخزين الطاقة الكهربائية للمستثمر الذي يرغب في توفير الخدمات المساعدة لسوق الكهرباء. في جانب البطاريات، سيتم تطوير النموذج لتعظيم أرباح المستثمر على المدى الطويل من خلال تحديد قدرة الطاقة المثلى للمحول، وقدرة طاقة تخزين البطارية والموقع مع مراعاة الخصائص الفيزيائية المختلفة مثل التدهور بسبب استخدام البطارية وخصائص شبكة التوزيع. بالنسبة إلى تخطيط السيارات الكهربائية، الذي يعتبر بمثابة بطارية متحركة، سيتم تحديد حجم الأسطول الذي هو جزء من تعريفة الطاقة. بالنسبة لكلا الخيارين، سيتم تحليل النماذج المقترحة ومقارنتها بافتراض وجود نفس تكلفة الاستثمار. سيتم استخدام نماذج خطية لشبكة التوزيع غير المتوازنة التي ستوفر لتحسين استراتيجية GAMS نموذج نظام أكثر واقعية وكاملة ينتج عنه أفضل القرارات. سيتم استخدام البرامج الخطية مثل من خلال عكس جميع الأسعار إلى القيمة الحالية. (AS) العطاءات اليومية في سوق الخدمات المساعدة بشكل رئيسي، غير دقيق لتوقعات ،)FLP( لضمان قابلية التتبع الحسابي، سيتم تصميم النموذج على أنه برنامج خطي ضبابي مع نظيره المحدد. تظهر نتائج المحاكاة FLP السعر للخدمات المساعدة. للتحقق من فعاليتها، يقارن التحسين المقترح القائم على مقارنة بالنظير المحدد، ،FLP فعالية النموذج المقترح القائم على ERCOT باستخدام بيانات حقيقية تم الحصول عليها من سوق في تحديد حجم البطاريات الأمثل بطريقة قابلة للحوسبة، بينما يتم التقاط حالات عدم اليقين المرتبطة بالسوق.

English Abstract

Due to accelerated advancements in battery manufacturing recently, the battery has become more economically viable than ever before for power grid applications. Given their fast response, batteries are known for their efficacy in providing ancillary services (AS), such as frequency regulation and reserve services, to the bulk power grid. Electric vehicle (EV) also could provide these services because it is considered as a moving battery. For an investor willing to provide AS to the electricity markets via battery energy storage system (BESS) or EVs, proper planning could be a challenge. In this research, a linear planning model for EV aggregator and BESS is proposed for an investor who would like to provide ancillary services (AS) to the electricity market. On the side of BESS, a model is developed to maximize the investor long-term profits by identifying the optimal power capacity, energy capacity and location considering the different physical properties such as degradation due to cycling and the distribution network. For EV planning, which considered as a moveable battery, the fleet size which is a function of the energy tariff is decided. For both options, the proposed models are analyzed and compared assuming that they have the same investment cost. Linear models for unbalanced distribution network are used to provide a more realistic and complete system model that results in an optimal payoff for EV and BESS. Linear programs are used xvii to optimize the daily bidding strategy in the ancillary services (AS) market by reflecting all prices to the present worth. To ensure computational tractability, the fuzzy linear program (FLP) is used to handle the uncertainties of inaccurate AS price forecasts in the BESS model. To verify its effectiveness, the proposed FLP-based optimization is compared with its deterministic counterpart. Simulation results using real data obtained from the Electric Reliability Council of Texas market (ERCOT) demonstrate the effectiveness of the proposed FLPbased model, as compared to its deterministic counterpart, in identifying the optimal BESS size in a computationally tractable manner while capturing the market-related uncertainties.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Research > Engineering
Electrical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: Al-Awami, Ali
Committee Members: El-Amin, Ibrahim and Abido, Mohammad
Depositing User: AMMAR MUQBEL (g201080820)
Date Deposited: 14 Jul 2019 10:02
Last Modified: 01 Nov 2019 21:01
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140991