title: Optimal operation of interconnected microgrids
title: Βέλτιστη λειτουργία διασυνδεδεμένων μικροδικτύων
Creators: name: Μουγγος Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: In response to rising energy consumption and its adverse environmental impact, there is an urgent demand for innovative technologies in intelligent energy management systems. The integration of Renewable Energy Sources into power systems is crucial for achieving short-term reduction in greenhouse gas emissions and long-term elimination. However, this integration presents challenges, particularly with distributed generation, introducing complexities and technical obstacles. This work develops advanced fully parametric systems to optimize energy management within complex Microgrids. It also enables Microgrids to participate in Peer-to-Peer energy markets with their neighbors, enhancing resilience and offering financial benefits by leveraging diverse profiles of non-controllable energy sources based on individual Microgrid locations. The study examines various energy systems, ranging from residential buildings to extensive Plug-In Electric Vehicle parking facilities, and develops models for system components, including thermal and electrical building loads. Critical and non-critical loads are separately addressed in this work. Additionally, a dynamic equivalent aggregate battery model is created for Plug-In Electric Vehicle clusters in Microgrid parking lots. This research presents a comprehensive framework for Energy Management Systems within interconnected Microgrids, reconciling two strategies: Microgrid energy management and participation in the Peer-to-Peer Electricity Market. With this approach, each Microgrid consistently adapts its operations based on market dynamics, aligning actions with financial objectives and operational efficiency. A significant advantage of this thesis is that during participation in the Peer-to-Peer market, each Microgrid shares only information about power quantity and the offered price it is willing to trade, preserving internal information. Furthermore, market participation is achieved through non-cooperative game theory, supporting the idea that each Microgrid can have its distinct objectives. This flexibility is vital in liberalized markets where Microgrids may belong to different companies with unique objectives.
description: Εξαιτίας της ολοένα και αυξανόμενης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και των δυσμενών της περιβαλλοντικών επιπτώσεων, κρίνεται επείγουσα η εύρεση καινοτόμων τεχνολογιών σε έξυπνα συστήματα διαχείρισης ενέργειας. Η ενσωμάτωση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο δίκτυο είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη βραχυπρόθεσμης μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και τη μακροπρόθεσμη εξάλειψή τους. Ωστόσο, η ενσωμάτωση αυτή παρουσιάζει προκλήσεις διότι οι μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής εισάγουν αυξανόμενη πολυπλοκότητα και τεχνικές δυσκολίες. Η παρούσα εργασία αναπτύσσει προηγμένα πλήρως παραμετρικά συστήματα για τη βελτιστοποίηση της διαχείρισης ενέργειας σε πολύπλοκα Μικροδίκτυα. Επίσης, δίνει τη δυνατότητα στα Μικροδίκτυα να συμμετέχουν σε ομότιμες (Peer-to-Peer) αγορές ηλεκτρικής ενέργειας με τα συνορεύονται Μικροδίκτυα, ενισχύοντας την αξιοπιστία του δικτύου και προσφέροντας ταυτόχρονα οικονομικά οφέλη. Η διπλωματική αυτή εξετάζει διάφορα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας από οικιακά κτίρια έως εκτεταμένες εγκαταστάσεις σταθμών φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων, και ταυτόχρονα αναπτύσσει μοντέλα για τα στοιχεία του συστήματος, συμπεριλαμβανομένων των θερμικών και ηλεκτρικών φορτίων των κτηριακών μονάδων του Μικτοδικτύου. Κάνει διάκριση μεταξύ κρίσιμων και μη κρίσιμων ηλεκτρικών φορτίων. Επιπλέον, δημιουργείται ένα δυναμικό ισοδύναμο μοντέλο εικονικής μπαταρίας για συστάδες ηλεκτρικών οχημάτων σε χώρους στάθμευσης Μικροδικτύων. Παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο για συστήματα διαχείρισης ενέργειας σε διασυνδεδεμένα Μικροδίκτυα, συνδυάζοντας δύο στρατηγικές: Διαχείριση της ενέργειας του Μικροδικτύου και συμμετοχή στην ομότιμη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Με την προσέγγιση αυτή, κάθε Μικροδίκτυο προσαρμόζει με συνέπεια τις λειτουργίες του με βάση τη δυναμική της αγοράς, ευθυγραμμίζοντας τις δράσεις του με τους οικονομικούς του στόχους. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της εργασίας είναι ότι κατά τη συμμετοχή στην αγορά, κάθε Μικροδίκτυο μοιράζεται μόνο πληροφορίες σχετικά με την ποσότητα ισχύος και την προσφερόμενη τιμή που είναι διατεθειμένο να ανταλλάξει, διατηρώντας κρυφές εσωτερικές του πληροφορίες καθώς και σημαντικά δεδομένα. Επιπλέον, η συμμετοχή στην αγορά επιτυγχάνεται μέσω της θεωρίας μη συνεργατικών (ανταγωνιστικών) παιγνίων, υποστηρίζοντας την ιδέα ότι κάθε Μικροδίκτυο μπορεί να έχει τους δικούς του ξεχωριστούς στόχους. Αυτή η ευελιξία είναι ζωτικής σημασίας καθώς στην απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, τα Μικροδίκτυα μπορεί να ανήκουν σε διαφορετικές εταιρείες με διαφορετικούς στόχους.