Coordinating the Operation of Water Desalination and a Renewables-Rich Electric Power Grid

Coordinating the Operation of Water Desalination and a Renewables-Rich Electric Power Grid. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Elsir MSc Thesis Final.pdf - Submitted Version
Restricted to Repository staff only until 2 June 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

تعد معالجة التباين المرتبط بدمج القدرات الكبيرة لمصادر الطاقة المتجددة في شبكة الطاقة تحديًا يواجه مشغلوا النظام. من ناحية أخرى، فإن الحاجة إلى تحلية المياه لإنتاج مياه عذبة وقابلة للشرب بصورة كافية في المناطق القاحلة أو اللي يندُر فيها وجود المياه تزيد من أهمية مصادر الطاقة المناسبة للتشغيل المستدام. يقترح هذا البحث إمكانية تنسيق تشغيل محطات تحلية المياه العاملة بالتناضح العكسي وتوصيليها مع النظم الكهربائية الغنية بالمصادر البديلة والمتجددة وذلك لتقليل تكاليف التشغيل الكلية إلى أقصى حد وزيادة استخدام مصادر الطاقة المتجددة في شبكة الكهرباء والتعامل مع التذبذب الكبير والغير متوقع من هذه المصادر المتجددة. للوصول إلى هذه الغاية، يقترح هذا البحث نموذج دمج وجدولة الوحدات الحرارية لإنتاج الطاقة الكهربائية ومحطات تحلية المياه العاملة بالتناضح العكسي. هذه الطريقة تعمل على تسخير مرونة الطاقة المستهلكة بواسطة محطات تحلية المياه العاملة بالتناضح العكسي. تتم هذه الجدولة قبل يوم على الأقل من يوم التشغيل الفعلي. سيتم في هذا البحث اعتبار محطات تحلية المياه العاملة بالتناضح العكسي من وجهة نظر مشغلي شبكة الكهرباء كأحمال كهربائية يمكن التحكم بها.

English Abstract

Handling the variability associated with integrating large capacities of renewable energy sources (RES) into the power grid is a challenge that is increasingly influencing the operation of the power system. At the same time, the growing need for water desalination to produce sufficient freshwater in arid areas increases the importance of suitable energy sources for sustainable operation of water desalination plants. However, as power and water system operators have traditionally operated their systems in isolation, there is a lack of understanding of the interdependence and interactions between these two systems. This research addresses the gap by proposing a co-optimization framework that coordinates the operation of a renewable-rich power system with the operation of grid-connected reverse-osmosis (RO) water desalination plants (WDP) to minimize their combined operational costs and maximize the utilization of RES. From the power system operation standpoint, these WDPs are considered as controllable demands. In this context, a unit commitment model is presented that integrates the energy flexibility of WDPs in the day-ahead power system scheduling. The proposed model takes into account the operational constraints of both power and water desalination systems, thus co-optimizing their operation without compromising the reliable supply of power and water to end-users. Simulation results demonstrate the benefits of the proposed coordination on enhancing the power system efficiency, shaving its peak, and reducing the combined operational costs of both systems.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Systems
Engineering
Electrical
Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: Alawami, Ali
Committee Members: Antar, Mohamed and Elamin, Ibrahim
Depositing User: MOHAMED ELSIR (g201704530)
Date Deposited: 03 Jun 2020 15:23
Last Modified: 03 Jun 2020 15:23
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141589