title: Βέλτιστη διαχείρηση ροής ηλεκτρικής ενέργειας φόρτισης-εκφόρτισης και ροής θερμότητας μπαταριών ηλεκτρικών αυτοκινήτων και απομονωμένων μικρο-δικτύων


title: Optimal management of electric power flow charging – discharging and thermal management of batteries for electric vehicles and isolated grids applications 
Creators: name: Γιουματζιδης Μελετιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Τα τελευταία χρόνια, τα ηλεκτρικά οχήματα (EVs) έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή παγκοσμίως ως εφικτή λύση για καθαρές μεταφορές. Η τεχνολογία των ηλεκτρικών οχημάτων δεν είναι νέα δεδομένου ότι εισήχθη στα μέσα του 19ου αιώνα. Η χαμηλή χωρητικότητα της μπαταρίας, η εμβέλεια οδήγησης και τα ανώτερα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα οδήγησαν στην κατάρρευση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων στη δεκαετία του 1930. Ωστόσο, με την πρόοδο των νέων τεχνολογιών μπαταριών υψηλής πυκνότητας και των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος, είναι τώρα βιώσιμη η παραγωγή ηλεκτρικών αυτοκινήτων μεγαλύτερης απόδοσης και εμβέλειας οδήγησης. Η απόδοση και η ανθεκτικότητα της τεχνολογίας μπαταριών βελτιώνεται σε ταχεία κλίμακα και σε συνάρτηση με την μείωση του κόστους των μπαταριών, επιτρέπουν στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να είναι ανταγωνιστικά στην αγορά. Υπάρχουν πολλές τεχνικές βελτιστοποίησης για τον βέλτιστο προγραμματισμό της φόρτισης της μπαταρίας EV, οι οποίες μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν υβριδικούς αλγορίθμους, για επίσης βέλτιστα και ίσως ακόμη καλύτερα  αποτελέσματα, με χρήση και μετευρετικών αλγορίθμων, για τους οποίους γίνεται περιγραφή στην βιβλιογραφική ανασκόπηση της παρούσας εργασίας. Μοντέλα βελτιστοποίησης, διαμορφώνονται αποκλειστικά για την εφαρμογή τετραγωνικού προγραμματισμού με σκοπό τη μείωση του κόστους της φόρτισης και παρουσιάστηκαν, όπως και το τελικό μοντέλο της εφαρμογής και συγκρίθηκαν αποτελέσματα. Παρουσιάστηκαν  μελέτες με βάση την υποδομή γρήγορης φόρτισης για να μην  υπάρχει άγχος στον ιδιοκτήτη EV, καθώς και για την δημιουργία ενός έξυπνου  προγράμματος φόρτισης για τον περιορισμό των αρνητικών επιπτώσεων της ενσωμάτωσης μεγάλου στόλου EV στο δίκτυο διανομής, εκτός από την ανακούφιση των περιβαλλοντικών ανησυχιών. Η συμβολή των μελετών είναι δηλαδή διττή. Στην υπό μελέτη βιβλιογραφική αναφορά,  που στάθηκε ως βάση για την παρούσα βιβλιογραφική εργασία, οι  μελέτες ουσιαστικά γίνονται με τα εξής σχέδια προσομοίωσης:
Τέσσερα μοντέλα βελτιστοποίησης για την αντιμετώπιση προβλημάτων φόρτισης και εκφόρτισης EV, χωρίς έξυπνο πρόγραμμα φόρτισης, σε δύο διαφορετικά σενάρια. περιφερειακός έλεγχος φορτίου και έλεγχος φορτίου περιοχής, δηλαδή τέσσερις περιπτωσιολογικές μελέτες, για να επαληθεύσει την ακρίβεια των μοντέλων βελτιστοποίησης για την επίτευξη μέγιστης εξοικονόμησης ενέργειας και εξομάλυνσης φορτίου, χρησιμοποιώντας μπαταρίες EV για την υποστήριξη των παρόχων ηλεκτρικής ενέργειας.
Υπόθεση μελέτης που επιτυγχάνει εξομάλυνση αιχμής φορτίου στο περιφερειακό φορτίο ελέγχου, ως σενάριο.
Οι υπόλοιπες τρεις μελέτες έχουν επιθυμητά αποτελέσματα στη στρατηγική ελέγχου φορτίου περιοχής.
description: In recent years, electric vehicles (EVs) have attracted a great deal of worldwide attention as a viable solution for clean transport. Electric vehicle technology is not new since it was introduced in the mid-19th century. Low battery capacity, driving range, and superior gasoline-powered cars led to the collapse of electric cars in the 1930s. The efficiency and durability of battery technology is improving rapidly and, as battery costs are reduced, allow electric cars to compete in the market. There are many optimization techniques for optimally programming EV battery charging, which can be combined to form hybrid algorithms, for also optimal and perhaps even better results, using iterative algorithms, which are described in this review work. Optimization models are configured exclusively for the application of quadratic programming in order to reduce the cost of charging and were presented. Studies have been presented on the basis of fast charging infrastructure to avoid stress on the EV owner, as well as to create a smart charging program to reduce the negative effects of integrating a large EV fleet into the distribution network, in addition to alleviating environmental concerns. In the bibliographic study that served as the basis for the present bibliographic work, the studies presented are essentially done with the following simulation designs:
• Four optimization models for charging and discharging EV, without a smart charging program, in two different scenarios. Peripheral load control and area load control, i.e. four case studies, to verify the accuracy of optimization models for maximum energy savings and load smoothing, using EV batteries to support utilities.
• Case study that achieves peak load smoothing in the peripheral control load, as a scenario.
• The remaining three studies have the desired results in the area load control strategy.