ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF ELECTRIC VEHICLE CHARGING PROCESSES IN TRANSACTIVE ENERGY SYSTEMS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2024.303076

Keywords:

Microgrid, електромобіль, заряд електромобіля, транзактивна система, розумна зарядка, локальні системи.

Abstract

Впровадження розумної зарядки електромобілів дозволяє операторам локальних електромереж і постачальникам електроенергії впроваджувати нові бізнес-моделі взаємодії електромобілів з мережею. Крім оптимального відбору потужностей Мicrogrid при заряді електромобілів, важливо і використання різних методів заряду. Для задоволення інтересів всіх учасників локальних систем з економічної та технічної точки зору обрано концепцію транзактивної енергії. Проведено дослідження впливу різних методів керування зарядом на ККД батареї EV, таких як двоетапне заряджання (СС-СV), прискорену заряду (ВС) та альтернативну багаторівневу зарядку MSCC.  Оптимізація процесів заряду має на меті не тільки збільшення прибутку від продажу електроенергії, а також мінімізація витрат на зарядку за допомогою оптимального потоку електроенергії від мережі до автомобіля. Запропонована цільова функція залежить від потужності генерації усіх джерел які входять до системи, стану заряду систем зберігання, часу добу, часу заряджання електромобілів, швидкості заряджання, ціни на електроенергію. Система керування, вирішуючи цільову функцію, сама обирає та пропонує споживачу та агрегатору метод заряджання, який для даних параметрів системи буде оптимальним для усіх учасників транзактивної системи. Цифровим моделюванням досліджено три методи заряд, для чотирьох різних типів електромобілів, всі розглянуті методи заряду високі показники енергоефективності які можливо використовувати, як методи керування при заряді електромобілів від локальних систем.

References

Chen, Guan-Jhu, and Wei-Hsin Chung. 2023. "Evaluation of Charging Methods for Lithium-Ion Batteries" Electronics 12, no. 19: 4095. https://doi.org/10.3390/electronics12194095

H.S. Das, M.M. Rahman, S. Li, C.W. Tan, Electric vehicles standards, charging infrastructure, and impact on grid integration: A technological review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 120, 2020, 109618, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109618.

Lavrenova Y.R., Denysiuk S.P. “Optimization of power dispatching schedule of a charging station based on a micro grid with a photovoltaic module”. Applied Aspects of Information Technology. 2023; Vol. 6, No. 4: 391–403. DOI:https://doi.org/10.15276/aait.06.2023.26.

Muhammad Shahid Mastoi, Shenxian Zhuang, Hafiz Mudassir Munir, Malik Haris, Mannan Hassan, Muhammad Usman, Syed Sabir Hussain Bukhari, Jong-Suk Ro, An in-depth analysis of electric vehicle charging station infrastructure, policy implications, and future trends, Energy Reports, Volume 8, 2022, Pages 11504-11529, ISSN 2352-4847, https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.09.011.

Nizam, M.; Maghfiroh, H.; Irfani, B.; Inayati, I.; Ma’arif, A. Designing and Prototyping of Lithium-Ion Charging System Using Multi-Step Constant Current Method. World Electr. Veh. J. 2022, 13, 178. https://doi.org/10.3390/wevj13100178

Zeng, L.; Chen, S.-Z.; Tang, Z.; Tian, L.; Xiong, T. An Electric Vehicle Charging Method Considering Multiple Power Exchange Modes’ Coordination. Sustainability 2023, 15, 10520. https://doi.org/10.3390/su151310520

Limmer, Steffen. 2019. "Dynamic Pricing for Electric Vehicle Charging—A Literature Review" Energies 12, no. 18: 3574. https://doi.org/10.3390/en12183574

Brenna, M., Foiadelli, F., Leone, C. et al. Electric Vehicles Charging Technology Review and Optimal Size Estimation. J. Electr. Eng. Technol. 15, 2539–2552 (2020). https://doi.org/10.1007/s42835-020-00547-x

Tahir, M. U., Sangwongwanich, A., Stroe, D-I., & Blaabjerg, F. (2023). Overview of multi-stage charging strategies for Li-ion batteries. Journal of Energy Chemistry, 84, 228-241. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.05.023

Banguero, Edison, Antonio Correcher, Ángel Pérez-Navarro, Francisco Morant, and Andrés Aristizabal. 2018. "A Review on Battery Charging and Discharging Control Strategies: Application to Renewable Energy Systems" Energies 11, no. 4: 1021. https://doi.org/10.3390/en11041021

K. Li and K. J. Tseng, "Energy efficiency of lithium-ion battery used as energy storage devices in micro-grid," IECON 2015 - 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Yokohama, Japan, 2015, pp. 005235-005240, doi: 10.1109/IECON.2015.7392923

Ліпко Д. О., Бондаренко О. Ф. Використання часткового зарядно-розрядного циклу акумуляторної батареї для збільшення її ресурсу Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2023, № 3-4, с. 9-15.

M. S. Rahman, M. J. Hossain, F. H. M. Rafi and J. Lu, "EV charging in a commercial hybrid AC/DC microgrid: Configuration, control and impact analysis," 2016 Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC), Brisbane, QLD, Australia, 2016, pp. 1-6, doi: 10.1109/AUPEC.2016.7749351

Lo Franco F, Ricco M, Mandrioli R, Grandi G. Electric Vehicle Aggregate Power Flow Prediction and Smart Charging System for Distributed Renewable Energy Self-Consumption Optimization. Energies. 2020; 13(19):5003. https://doi.org/10.3390/en13195003

https://ev-database.org/

K. Kouka, A. Masmoudi, A. Abdelkafi et al., Dynamic energy management of an electric vehicle charging station using photovoltaic power, Sustainable Energy, Grids and Networks (2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.segan.2020.100402

Downloads

Published

2024-05-15

Issue

No. 2 (2024): 76

Section

ENERGY SYSTEMS AND COMPLEXES

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).