Modeling and real-time optimization exploitation of battery pack included in Smart Microgrid

Bc. Demian Malakhov

Master's thesis

Abstract:

Currently, renewable energy sources such as solar panels, wind turbines, tidal stations etc. occupy an increasing share in the energy market. Since the activity of the sun and wind cannot be controlled by humans, new approaches are necessary to keep the production consumption balance. The relationship between current electricity production and electricity demand is reflected in price fluctuations in short-term electricity markets. This makes us think about the idea that the entire electricity system can win if consumer prices also change in real time, respectively. In this case, consumers can help maintain the balance of the energy system by minimizing their energy costs locally and transferring consumption at a time when renewable energy is plentiful and its price is low. This thesis is focused on the consumer side of this price based control, and also on smart use of battery in such systems. Its goal is to develop an economic model predictive controller that minimizes the cost of operating a microgrid. For this reason was create simulation of consumer, was chosen battery and model of capacity fade of this battery. Also an economic model predictive controller based on mixed integer optimization is developed. It performs real time coordination and optimization of the microgrid operation. It was tested in Matlab environment.

Abstract:

V současné době mají na trhu s energií rostoucí podíl obnovitelné zdroje energie, jako jsou solární panely, větrné turbíny, přílivové stanice atd. Protože činnost slunce a větru nemůže být ovládána lidmi, jsou nezbytné nové přístupy k udržení rovnováhy spotřeby produkce. Vztah mezi současnou výrobou elektřiny a poptávkou po elektřině se odráží v kolísání cen na krátkodobých trzích s elektřinou. To nás nutí přemýšlet o myšlence, že celý elektrický systém může vyhrát, pokud se spotřebitelské ceny změní také v reálném čase, resp. V tomto případě mohou spotřebitelé pomoci udržovat rovnováhu energetického systému tím, že minimalizují své náklady na energii na místní úrovni a přenášejí spotřebu v době, kdy je obnovitelná energie dostatečná a její cena je nízká. Tato práce je zaměřena na spotřebitelskou stránku této cenově orientované kontroly a také na inteligentní využití baterie v takových systémech. Jeho cílem je vyvinout prediktivní ekonomický model, který minimalizuje náklady na provozování mikrosítě. Z tohoto důvodu byla vytvořena simulace spotřebitele, byla vybrána baterie a model vybití této baterie. Je také vyvinut prediktivní ekonomický model založený na smíšené celočíselné optimalizaci. Provádí koordinaci v reálném čase a optimalizaci mikrogridní operace. Byl testován v prostředí Matlab.

Keywords

Inteligentní mřížka, ekonomické MPC, stanoveníceny v reálném čase, životnost baterie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Hubka, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Mechatronics / Mechatronics