Control, optimization, and management of renewable energy microgrid system

Abstract

This research presents a comprehensive analysis of an Energy Management System (EMS) implemented in a Microgrid (MG) to optimize power balance modes in three phase inverter system and enhance power quality. Utilizing MATLAB/Simulink software for simulation, the study incorporates a bidirectional DC/DC converter controlled by the EMS algorithm with a Proportional-Integral (PI) loop. The DC-link microgrid integrates a solar (PV) generator, battery storage, and inverter, ensuring efficient power distribution The usual load of the system is 200kW in fixed cases and (100kW to 200kW) in variable load demand cases, and the irradiation is assumed to be from 0W/m2 to 1000W/m2 . The proposed system employs a multi-agent power system to simulate a microgrid and implements a multi-agent system for grid-interconnected stages. By focusing on dissimilar power balance modes and dynamic grid power, the EMS algorithm dynamically adjusts to solar availability, battery state, and grid power. Power balance options are defined based on supply, storage system, and grid mobility, optimizing energy consumption, extending storage life, and delivering reliable power to meet varying load demands. The EMS emphasizes the effectiveness of the two-stage microgrid control system (DC-DC and DC-AC) in control mechanisms with MPPT algorithm, PI controller, bidirectional converter, and seamless transition between power balance modes contribute to an adaptive and efficient microgrid operation.

Bu araştırma, üç fazlı invertör sistemindeki güç dengesi modlarını optimize etmek ve güç kalitesini artırmak için bir Mikro Şebekede (MG) uygulanan bir Enerji Yönetim Sisteminin (EMS) kapsamlı bir analizini sunmaktadır. Simülasyon için MATLAB/Simulink yazılımını kullanan çalışma, Orantılı-İntegral (PI) döngülü EMS algoritması tarafından kontrol edilen çift yönlü bir DC/DC dönüştürücüyü içermektedir. DC bağlantılı mikro şebeke, güneş enerjisi (PV) jeneratörünü, akü depolamayı ve invertörü entegre ederek verimli güç dağıtımı sağlar. Sistemin normal yükü sabit durumlarda 200kW ve değişken yük talebi durumlarında (100kW ila 200kW) olup ışınım 500W/m2 ila 1000W/m2 arasında olduğu varsayılmıştır. Önerilen sistem, bir mikro şebekeyi simüle etmek için çok ajanlı bir güç sistemi kullanır ve şebekeye bağlı aşamalar için çok ajanlı bir sistem uygular. EMS algoritması, farklı güç dengesi modlarına ve dinamik şebeke gücüne odaklanarak güneş enerjisi kullanılabilirliğine, pil durumuna ve şebeke gücüne dinamik olarak uyum sağlar. Güç dengesi seçenekleri; enerji tüketimini optimize eden, depolama ömrünü uzatan ve değişen yük taleplerini karşılamak için güvenilir güç sağlayan, tedarik, depolama sistemi ve şebeke hareketliliğine göre tanımlanır. EMS, MPPT algoritması, düşüş denetleyicisi, çift yönlü dönüştürücü ve güç dengesi modları arasında kesintisiz geçiş ile kontrol mekanizmalarında iki aşamalı mikro şebeke kontrol sisteminin (DC-DC ve DC-AC) etkinliğini vurgulayarak uyarlanabilir ve verimli bir mikro şebeke çalışmasına katkıda bulunur.