ترجمه کنترل بهینه سیستم ذخیره انرژی از نوع خازن

توضیحات

 عنوان فارسی: کنترل بهینه سیستم ذخیره انرژی از نوع خازن

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Optimal control of a Capacitor-Type Energy Storage System

چکیده :

ما کنترل بهینه برای به حداکثر رساندن سود در یک سیستم ذخیره سازی انرژی متصل به شبکه را مورد مطالعه قرار دادیم. قیمت برق در حال تغییر فرض شده تا بالاتر از افق بهینه سازی باشد. این سیستم دارای یک دستگاه ذخیره سازی (مانند یک باتری) که ما به صورت یک دستگاه از نوع خازن مدل کرده ایم، با محدودیت طبیعی در ولتاژ و جریان است. ما وجود کنترل مطلوب و این واقعیت که سیاست از نوع بنگ- بنگ بهینه خواهد بود را اثبات می کنیم. برای اثبات از تئوری Filippov و اصل حداقل  Pontryaginاستفاده می کنیم.

لغات شاخص : کنترل بهینه با محدودیت، کنترل بنگ بنگ ، ذخیره سازی انرژی، تئوری Filippov

مقدمه
منابع انرژی تجدید پذیر متناوب هستند و به صورت تصادفی دارای توان خروجی نوسانی هستند، که می تواند به یک مشکل عمده تبدیل شود وقتی این منابع انرژی به یک جزء مهم از شبکه قدرت تبدیل می شوند ، به عنوان مثال [1] را ببینید. در اصل با ذخیره سازی گسترده ممکن است بر این مشکل غلبه شود. در حال حاضر ، ذخیره سازی بیش از حد گران خواهد بود که بتواند در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرد، اما تیم های تحقیقاتی متعدد بر روی شبکه، در حال کار بر روی توسعه دستگاه های ذخیره سازی ارزان تر و کارآمد تر هستند. پیش بینی آن است که آنها موفق خواهند شد، ما پیشنهاد می کنیم که در این مقاله استراتژی های کنترل بهینه برای سیستم های ذخیره سازی را مطالعه کنیم. ما فرض می کنیم که دستگاه های ذخیره سازی (نسل جدیدی از باتری) مثل خازنهای بسیار بزرگ رفتار می کنند. این دستگاه های ذخیره سازی باید به یک باس DC که به یک شبکه AC از طریق یک مبدل توان دو طرفه متصل است، متصل شوند. سود (یا زیان) عملکرد سیستم بستگی به سیاست شارژ / دشارژ از سیستم ذخیره سازی دارد. ما یک فرض ساده شده ساختیم، که نوسان قیمت برق برای مدت زمان افق بهینه سازی شناسایی می شود.

مدیریت ذخیره سازی برای سیستم های متصل به شبکه که در [2] و [3] مورد مطالعه قرار گرفته است (هر دو با استفاده از یک بار محلی در مدل به علاوه اتصال شبکه است). مطالعه [2] (همچنین نگاه کنید به [4]) از یک روش برنامه نویسی دینامیک و مدل های مختلف باتری ، به ویژه، زمانی که سن باتری در نظر گرفته نمی شود، استفاده می کند. مدیریت ذخیره سازی بهینه برای نرخ های توان تصادفی و نوسان تصادفی تقاضای محلی در [5]بررسی شده است، که منجر به فرایند تصمیم گیری مارکوف شده است.

مدیریت انرژی و توان بهینه در سیستم های مستقل بررسی شده است، به عنوان مثال، در [6]، که با سیستم توان سوخت ایزوله در ارتباط است (همچنین [7] را ببینید، مدیریت توان بهینه برای یک سیستم وایرلس).
کنترل بهینه ذخیره سازی در وسایل نقلیه هیبریدی و برقی مورد بحث قرار گرفته است، برای مثال، در [8]، [9]، که نشان می دهد که کنترل بهینه گاهی اوقات شبیه به یک کنترل بنگ بنگ است.

مدل زمانی پیوسته از دستگاه ذخیره سازی از نوع خازن به شرح زیر است:

که در اینجا عبارت x بار نسبی با توجه به حداقل (یا مرجع) بار است، v ولتاژ خازن است، v_min، α ثوابت مثبت هستند(α = 1 / C  که در آن C ظرفیت خازن است) و i(t) جریان تخلیه است (منفی است هنگامی که باتری در حال شارژ است). با کنترل دقیق، x(t) برای جلوگیری از آسیب به دستگاه ذخیره سازی باید در محدوده مجاز [0، x_max] نگه داشته شود.

تابع هزینه (معیار بهینه سازی) هزینه کل عملکرد سیستم بیش از افق زمان [0، T] است (که منفی است اگر اپراتور سود ایجاد کرده باشد):

در اینجا α استفاده از نرخ پیری وابسته از دستگاه ذخیره سازی است: پس از مقدار مشخصی استفاده، دستگاه فرسوده می شود و به علت هزینه سیستم، اپراتور باید جایگزین شود. ما در اینجا در مورد دستگاه ذخیره سازی آتی که ویژگی های آن (از جمله نرخ پیری آن) هنوز شناخته نشده است، صحبت کردیم. مدل های متعدد برای پیر شدن باطری های قابل شارژ رایج امروزی وجود دارد. بسیاری از مدل ها بر اساس عمق تخلیه و RMS فعلی (به عنوان مثال [10]) هستند. مدل های دیگر پیری را در یک نرخ متناسب با  | (i(t | نشان می دهند ([11])، و (2) نشان دهنده این موضوع هستند.

در (2) Pe(t) > 0 قیمت انرژی به عنوان یک تابع از زمان است(این تابع تکه ای C  فرض می شود ، از این رو محدود است) و (i(t جریان تخلیه است که می تواند کنترل شود. T  افق بهینه سازی و (v (t  ولتاژ باتری است، که سیگنال خروجی از مدل باتری است. (ξ (U برای بازده مبدلDC /DC محاسبه می شود و توسط رابطه زیر محاسبه می شود:

ما نباید تلفات انرژی مقاومتی در (2) را به صورت خیلی کم حتی برای باتری های خوب موجود حاضر شامل شویم. این حقیقت می تواند با مراجعه به دیتا شیت های تولیدکنندگان چک شود که نشان می دهد که چه زمانی استخراج انرژی از باتری، اتلاف مقاومت (کمتر از 1٪) از کل خواهد بود.  در اینجا  0<γ <1 است. البته، فرمول فوق زمانی که مبدل در جریان بسیار کم کار می کند معتبر نخواهد بود- در آن صورت راندمان بسیار بدتر می شود. با این حال، ما از فرمول بالا استفاده کردیم و ما فرض کردیم که زمانی که جریان درخواست شده از مبدل بسیار کم است، مبدل برای جلوگیری از زیان های غیر ضروری خاموش می شود. در واقع، همانطور که خواهیم دید، الگوریتم کنترل بهینه از مبدل درخواست تامین یک جریان بالا یا صفر دارد، به طوری که لازم نباشد ما نگران راندمان در جریان بسیار کم باشیم.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.