I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   25 ,   No .   2 Feb r u ar y   2 0 2 2 ,   p p .   626 ~ 638   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 25 .i 2 . p p 6 2 6 - 6 3 8          626       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Renewab le   energ y   ba sed   dy na mic   tariff   sy ste m   for   do mes tic   lo a d   ma na g ement       K uh eli   G o s wa m i 1 ,   Arinda m   K um a r   Sil 2   1 D e p a r t me n t   of   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   M a u l a n a   A b u l   K a l a m   A z a d   U n i v e r si t y   of   Te c h n o l o g y ,   K o l k a t a ,   I n d i a     2 D e p a r t me n t   of   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   Ja d a v p u r   U n i v e r s i t y ,   K o l k a t a ,   I n d i a       Art icle   I nfo     AB S T RAC T   A r ticle   his to r y:   R ec eiv ed   Mar   7 ,   2 0 2 1   R ev is ed   No v   25 ,   2 0 2 1   Acc ep ted   Dec   8 ,   2 0 2 1       To   d e a l   with   t h e   p re se n t   p o we r - s c e n a rio ,   th is   p a p e r   p ro p o se s   a   m o d e l   of   an   a d v a n c e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   sy ste m ,   wh ich   tri e s   to   a c h iev e   p e a k   c li p p in g ,   p e a k   to   a v e ra g e   ra ti o   re d u c ti o n   a n d   c o st   re d u c ti o n   b a se d   on   e ffe c ti v e   u ti li z a ti o n   of   d istri b u ted   g e n e ra t io n s .   Th is   h e lp s   to   m a n a g e   c o n v e n ti o n a l   lo a d s   b a se d   on   f lex ib le   tariff   sy s tem .   Th e   m a in   c o n tri b u ti o n   of   t h is   wo rk   is   th e   d e v e lo p m e n t   of   th re e - p a rt   d y n a m ic   tariff   sy ste m   on   t h e   b a sis   of   t ime   of   u ti li z i n g   p o we r,   a v a il a b le   re n e wa b le   e n e rg y   so u rc e s   (RE S )   a n d   c o n su m e rs’   lo a d   p ro fil e .   Th is   in c o r p o ra tes   c o n su m e rs’   c h o ice   to   s u it a b l y   se lec t   fo r   e it h e r   c o n su m in g   p o we r   fro m   c o n v e n ti o n a l   e n e rg y   so u rc e s   a n d /o r   re n e wa b le   e n e rg y   so u rc e s   d u ri n g   p e a k   or   o f f - p e a k   h o u rs.   To   v a li d a te   t h e   e fficie n c y   of   th e   p ro p o se d   m o d e l   we   h a v e   c o m p a ra ti v e ly   e v a lu a ted   th e   m o d e l   p e rfo rm a n c e   with   e x isti n g   o p t imiz a ti o n   tec h n iq u e s   u sin g   g e n e ti c   a lg o rit h m   a n d   p a rti c le   sw a rm   o p ti m iza ti o n .   A   n e w   o p t imiz a ti o n   tec h n iq u e ,   h y b ri d   g re e d y   p a rti c le  sw a rm   o p ti m iza ti o n   h a s   b e e n   p ro p o se d   wh ich   is   b a se d   on   th e   two   a fo re m e n ti o n e d   tec h n i q u e s.   It   is   f o u n d   th a t   th e   p ro p o se d   m o d e l   is   su p e rio r   wit h   th e   imp r o v e d   tariff   sc h e m e   wh e n   su b jec ted   to   lo a d   m a n a g e m e n t   a n d   c o n s u m e rs’   fin a n c ial   b e n e fit .   Th is   wo r k   lea d s   to   m a in tain   a   h e a lt h y   re latio n sh i p   b e twe e n   th e   u ti l it y   se c to rs   a n d   t h e   c o n s u m e rs,   th e re b y   m a k in g   t h e   e x isti n g   g ri d   m o re   re li a b le,   ro b u st,   flex i b le   y e t   c o st   e ffe c ti v e .     K ey w o r d s :   AE MS   AR I MA X   E n er g y   m an ag e m en t   G en etic  a lg o r ith m   HGPSO   Par ticle  s war m   o p tim izatio n   T h r ee - p a r t   t ar if f   T h is   is   an   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r   th e   CC   BY - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ku h eli   Go s wam i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Ma u lan Ab u l K alam   Aza d   Un iv er s ity   o f   T ec h n o lo g y   Ko lk ata,   I n d ia   E m ail:   k g g 2 0 1 7 ju r esear ch @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   A   s m ar t   an d   in tellig en t   en er g y   m an a g em en t   s y s tem   is   r eq u ir ed   to   ad d r ess   th e   d if f er e n c e   b etwe en   g en er atio n   an d   d em an d .   T h er e   is   a   lar g e   v o lu m e   of   p u b lis h ed   s tu d ies   d escr ib in g   th e   r o le   of   d em an d   s id e   m an ag em en t   ( DSM)   in   p o we r   s y s tem   p lan n i n g .   O v er   th e   p ast   d ec ad e,   m o s t   r esear ch   in   th is   is s u e   h av e   em p h asized   th e   u s e   of   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   ( R E S)   an d   in clin e   b lo ck   tar if f .   T h ese   can   be   o b s er v ed   in   th e   DSM   ap p r o ac h es   p r o p o s ed   by   s o m e   a u th o r s   [1 ] - [ 3 ] .   A p p licatio n   of   lo ad   m an ag e m en t   as   an   ef f ec tiv e   tech n iq u e   f o r   h an d lin g   th e   p e ak   lo ad   m an ag em e n t   is s u es   can   be   o b s er v ed   in   th e   wo r k   of   L o g e n th ir an   an d   Srin iv asan   [ 4 ] .   Ho wev er ,   f o r   ap p ly in g   th is   s o lu tio n   in   th e   p r ac tical   wo r k ,   p ea k   lo ad   m a n ag em en t   ca n n o t   be   th e   s o le   cr iter ia.   I n co r p o r atio n   of   s ev er al   o th er   f ac to r s   s u ch   as   co n s u m er s   s ati s f ac tio n   lev el   an d   co s t   of   en er g y   ar e   also   r eq u ir e d   f o r   d ev elo p in g   an   ef f icien t   e n er g y   m an a g e m en s y s tem   ( E MS)   wh ich   h as   b ee n   d em o n s tr ated   by   th e   wo r k   of   Xu   et   al .   [ 5 ] .   In   r ec en t   d ay s   R E S   h as   g ai n ed   im p o r ta n ce   in   e n er g y   m an ag em en s y s tem .   au th o r s   in   [6 ] ,   [ 7 ] ,   c o n clu s iv el y   ag r ee d   to   th is   an d   e x p lain ed   how   by   d is p atch in g   t h e   s h if tab le   d o m esti c   lo ad s   an d   av ailab le   s to r ag e   r eso u r ce s   e n er g y   m an ag em e n t   s o lu tio n   can   be   ac h iev ed .   In   a d d itio n   to   th e   wid ely   u s ed   R E S,   b io m ass   can   be   u s ed   f o r   s elf - g en er atio n   in   r u r al   ar ea s   h as   b ee n   p r o p o s ed   by   Naz   et   al .   [ 8 ].   Desp ite   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       R en ewa b le  en erg b a s ed   d yn a mic  ta r iff s y s tem  fo r   d o mestic  lo a d   ma n a g eme n t   ( K u h eli  Go s w a mi)   627   s im p licity   of   th ese   m o d els,   I s s i   an d   Kap lan   in   [ 9]   an d   A h m ad   et   al .   in   [ 1 0 ]   f o u n d   th at   it   is   n ec es s ar y   to   d eter m in e   th e   lo ad   p r o f iles   an d   p o wer   co n s u m p tio n s   of   h o m e   ap p lian ce s   in d iv id u ally   f o r   s ch ed u lin g   th e   lo a d   ju d icio u s ly ,   wh ic h   in   t u r n   h elp s   to   f o r m u late   a   r esid en ti al   en er g y   m an a g em en t   p r o b l em   u n d er   v ar io u s   p r ac tical   co n s tr ain ts   lik e   h u m an   in ter ac tio n ,   u n av ailab le   p o wer   s u p p ly   an d   co n s u m e r   p r e f er en ce .   In   co n tr ast,   M a li k   et   al .   in   [1 1]   an d   Ng u y en   et   al .   in   [ 1 2 ]   in d icate d   th at   b esid e   R E S   in teg r atio n   an d   lo ad   s ch ed u lin g ,   ef f icien t   co m m u n icatio n   an d   o p tim izatio n   s ch em e   is   u tm o s t   im p o r ta n t.   Similar ly ,   a u th o r s   in   [1 3 ] - [ 1 5 ]   d is cu s s ed   s ev er al   m eth o d o lo g ies   an d   f u tu r e   tech n iq u es   to   o p tim ize   en er g y   co n s u m p t io n   with   m in im u m   co n s u m er   i n ter ac tio n .   A n o th e r   p o s s ib ilit y   wo u ld   be   tr a d in g   of   s elf - g en er atio n   am o n g   t h e   p r o s u m er s   an d   co n s u m er s   wh ich   ca n   h elp   to   in cr ea s e   g r id   s tab ilit y   [ 16 ].   Si m ilar ly ,   a   co n t r ac t - b ased   en e r g y   tr ad in g   s ch em e   h as   b ee n   p r o p o s ed   by   Z h an g   et   al .   [1 7 ]   a n d   th e   e co n o m ic   i m p ac t   of   d em an d   r esp o n s e   h a s   b ee n   d is cu s s ed   by   C o n ch ad o   an d   L in ar es   [ 18 ].   Sev er al   DSM   ap p r o ac h es   b as ed   on   r ea l   tim e   p r icin g   h as   b ee n   p r o p o s ed   by   th e   au th o r s   in   th eir   r esear ch   ar ticl es   [1 9 ] ,   [ 20 ].   Ho wev er ,   a   n u m b er   of   s tu d ies   [ 21 ]   s h o w   th at   th er e   ar e   n u m er o u s   ch allen g es   an d   r estrictio n s   in   im p lem en tatio n s   of   DSM.   E v en   Go v t.   of   I n d ia   h as   tak en   v ar io u s   ac tio n s   to   im p lem en t   DSM   s tr ateg ies   [ 22 ].   Desp ite   th e   n u m er o u s   wo r k s   ca r r ied   out ,   m en tio n e d   in   T ab le   1 ,   no   p r ev i o u s   s tu d y   h as   th o r o u g h ly   in v esti g ated   an d   a n aly s ed   th e   c o n s u m er s   p r ef er e n ce   on   th e   b asis   of   R E S   av ailab ilit y   an d   lo ad   p r o f ile.   On   th e   o th er   h an d ,   a   s ea r ch   of   th e   liter atu r e   r ev ea led   t h at   lim ited   s tu d ie s   h av e   f o c u s ed   on   lo ad   an aly s is   an d   tar if f   s y s te m .   Sin ce   th e   im p ac t   of   tar if f   on   EMS   is   u n d er s tu d ied ,   t h er e   is   a   n ee d   to   d ev elo p   an   im p r o v ed   tar if f   s y s tem   b ased   on   tim e   of   u tili zin g   p o wer ,   av ailab le   R E S   an d   co n s u m e r s   lo ad   p r o f ile.         T ab le   1 .   Su m m a r ized   r elate d   wo r k   Te c h n i q u e s   A i ms   A t t r i b u t e s   Li mi t a t i o n s   EA   [ 4 ]   C o s t   r e d u c t i o n   En e r g y   o p t i m i z a t i o n   in   i n d u s t r i a l ,   c o mm e r c i a l   a n d   r e si d e n t i a l   s e c t o r s   C o m p l e x   s y st e m   GA   [ 2 3 ]   C o s t   r e d u c t i o n   O p t i mi z a t i o n   of   e n e r g y   c o n su mp t i o n   C o m p l e x   s y st e m   a n d   C o n s u mers   p r e f e r e n c e   is   i g n o r e d   FP   [ 2 4 ]   C o s t   r e d u c t i o n   C o s t   e f f e c t i v e   m o d e l   w i t h   DG   P A R   a n d   C o n su m e r s’   p r e f e r e n c e   n o t   c o n si d e r e d   GA   [ 2 5 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   G e n e r i c   m o d e l   C o n s u mers   p r e f e r e n c e   is   i g n o r e d     B P S O   [ 2 6 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   c o n si d e r i n g   c o n s u mers   p r e f e r e n c e   Ef f i c i e n c y   of   B P S O   Ti me   sl o t s   a r e   d i v i d e d   i n t o   su b   t i m e   sl o t s,   w h i c h   is   c o mp l e x   H y b r i d   Te c h n i q u e   ( LP   a n d   B P S O )   [ 2 7 ]   C o s t   r e d u c t i o n   c o n s i d e r i n g   c o n su mers   p r e f e r e n c e   DAP   mo d e l   P A R   r e d u c t i o n   n o t   a c h i e v e d   GA,   B P S O ,   A C O   [ 2 8 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   c o n si d e r i n g   c o n s u mers   p r e f e r e n c e   Lo a d   s c h e d u l i n g   by   c o n s i d e r i n g   c o n su mers   p r e f e r e n c e   a n d   R ES     C o m p l e x   s y st e m   a n d   b e t t e r   man a g e me n t   a r e   p o ss i b l e   GA   [ 2 9 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   M o d e l   t e s t e d   u si n g   r a d i a l   r e si d e n t i a l   n e t w o r k   C o m p l e x   s y st e m   a n d   b e t t e r   man a g e me n t   a r e   p o ss i b l e   GA   [ 3 0 ]   C o s t   r e d u c t i o n   c o n s i d e r i n g   c o n su mers   p r e f e r e n c e   O p t i mi z a t i o n   of   e n e r g y   c o n su mp t i o n   on   t h e   b a si s   of   R ES   a v a i l a b i l i t y   P A R   r e d u c t i o n   n o t   a c h i e v e d   DP   [ 3 1 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   O p t i mi z a t i o n   of   e n e r g y   c o n su mp t i o n   on   t h e   b a si s   of   R ES   a v a i l a b i l i t y   C o m p l e x   s y st e m   a n d   C o n s u mers   p r e f e r e n c e   is   i g n o r e d   I LP   [ 3 2 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   Lo a d   a n a l y si s   u si n g   D a y   A h e a d   P r i c i n g   (DAP)   P A R   r e d u c t i o n   n o t   a c h i e v e d   H y b r i d   Te c h n i q u e   (GA   a n d   P S O )   [ 3 3 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   C o n si d e r e d   E n e r g y   S t o r a g e   S y st e m     C o n s u mers   p r e f e r e n c e   is   i g n o r e d   G H S A   [ 1 4 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   c o n si d e r i n g   c o n s u mers   p r e f e r e n c e   A n a l y s i s   on   t h e   b a si s   of   S i n g l e   a n d   M u l t i p l e   H o m e s   S y st e m   is   c o m p l e x   a n d   t i me   c o n su mi n g   PSO   [ 3 4 ]   C o s t   a n d   P A R   r e d u c t i o n   Ef f i c i e n t   u se   of   R ES   C o n s u mers   p r e f e r e n c e   is   i g n o r e d         In   v iew   of   th ese   s h o r tco m in g s ,   an   a d v an ce d   en er g y   m an ag e m en t   s y s tem   ( AE MS)   h as   b ee n   p r o p o s e d   in   th is   p ap er .   T h e   c u r r en t   s tu d y   co n tr ib u tes   to   th e   ex p an s io n   of   th e   k n o wled g e   in   th is   f ield   by   ad d r ess in g   f o u r   im p o r tan t   is s u es.   First,   elec tr icity   co s t   h as   b ee n   r ed u ce d   by   in tr o d u cin g   ad v a n ce d   th r ee - p ar t   d y n am ic   tar if f   s tr u ctu r e.   Seco n d ,   g r id   s tab ilit y   h as   b ee n   m ai n tain ed   by   m in im izin g   p ea k   to   a v er ag e   r atio   ( PAR ) .   T h ir d ,   p ea k   d em an d   h as   b ee n   ad d r ess ed   by   lo ad   s h if tin g   an d   v alley   f illi n g .   Fo u r th ,   co n s u m er   c o m f o r t s   an d   b en ef its   h av e   b ee n   m ax im ized   by   in teg r ati n g   R E S   an d   d esig n in g   a   u s e r - f r ien d ly   ap p licatio n .   T h er eb y   an   ef f ec tiv e   lo a d   m an ag em en t   s y s tem   b ased   on   lo ad   s ch ed u lin g   h as   b ee n   p r o p o s ed   wh ich   in   tu r n   en c o u r a g es   r en ewa b le   en er g y   u s ag e   r ed u ci n g   th e   ad v er s e   e f f ec ts   of   ca r b o n   e m is s io n   an d   en s u r es   p r o p er   u tili za tio n   of   elec tr ical   p o wer   in co r p o r atin g   an   ad v a n ce d   tar i f f   s tr u ctu r e.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 22 6 2 6 - 6 3 8   628   2.   P RO B L E M   F O R M U L AT I O N   I d en tify in g   th e   g a p s   in   th e   af o r em en tio n e d   liter atu r e   wo r k ,   we   p r o p o s ed   a   n o v el   AE MS   w ith   RE S   in teg r atio n   to   r ed u ce   PAR   an d   elec tr icity   co s t   at   u s er   en d ,   w h ich   is   b ased   on   cr itical   lo ad   a n aly s is ,   co n s u m er s   co m f o r t   lev el   an d   p r o p o s ed   d y n am ic   tar if f   s tr u ctu r e.   S ec o n d ly ,   w e   ev alu ated   th e   p r o p o s ed   AE MS   by   p er f o r m in g   ex ten s iv e   ca s e   s tu d ies   an d   s im u latio n s .   First,   we   ap p lied   m u lti - o b jectiv e   o p ti m izatio n   tech n i q u es   b ased   on   g e n etic  a lg o r ith m   ( GA)   an d   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   to   r ea ch   th e   o p tim u m   e n er g y   m an ag em en t   s o lu tio n .   Fu r th er   we   an aly s ed   our   AE MS   with   th e   ef f ec ts   of   p r o p o s ed   th r ee - p ar t   d y n am ic   tar if f   s tr u ctu r e.   In   ad d itio n ,   b ased   on   a   h y b r id   c o m b in atio n   of   g en etic  a lg o r ith m   an d   p ar ticle  s w ar m   o p tim izatio n   a   n ew   o p tim izatio n   tech n iq u e   h as   b ee n   p r o p o s ed   an d   f o u n d   to   p er f o r m   b etter   th an   th e   ex is tin g   o p tim izatio n   tech n iq u es.   B ased   on   th e se   af o r em en tio n e d   s tep s ,   an   AE MS   h as   b ee n   d esig n ed ,   d ev elo p e d   an d   test ed .         3.   AE M S   ARCH I T E CT URE   Fo r   ef f icien t   e n er g y   m a n ag em en t   with   th e   e x is tin g   g r id ,   AE MS   is   of   u tm o s t   im p o r tan t.   Ac co r d in g   to   u tili ty   p er s p ec tiv e   th e   p r im a r y   task   of   AE MS   is   to   m an ag e   th e   en er g y   co n s u m p tio n ,   th er eb y   r e d u cin g   PAR   an d   in   co n s u m e r s   p er s p ec tiv e,   it   is   to   r ed u ce   co s t   of   elec tr icity .   Her e   we   h av e   d esig n ed   a   m o d el   in   m atr ix   lab o r ato r y   s im u latio n   an d   lin k   ( MA T L AB / S im u lin k )   p latf o r m   c o n s id er in g   f iv e   r esid en t ial   co n s u m er s   with   d if f er en t   lo a d   p atter n s .   T h e   u til ity   co m p an ies   s en d s   u s ef u l   d ay   ah ea d   f o r ec asted   in f o r m atio n   s u ch   as   d em an d   p r o f ile,   tar if f   an d   also   av ailab ilit y   of   R E S   th r o u g h   a   s m ar t   ap p licatio n .   T h is   Mic r o s o f t. N et   tech n o lo g y - b ase d   ap p licatio n   h as   b ee n   d ev el o p e d   f o r   th e   b en e f it   of   th e   co n s u m er s   so   th at   th ey   can   p lan   th eir   elec tr icity   u s ag e   b ased   on   th eir   c o m f o r ts   an d   p r ef er en ce s .   At   th e   s am e   tim e   th e   ap p licatio n   its elf   will   s u g g est   th e   m o s t   o p tim al   s o lu tio n   to   ad o p t   f o r   d o m esti c   co n s u m er s .   A   n ew   ad v an ce d   an d   f lex ib le   d y n am ic   tar if f   s tr u ctu r e   h as   b ee n   p r o p o s ed   to   e n s u r e   c o n s u m er s   p r ef er en ce .   B ased   on   th e   p r o p o s ed   tar if f   an   o p tim u m   p o in t   h as   b ee n   ac h iev e d   wh er e   u s ag e   of   co n v e n tio n al   en er g y   an d   r e n ewa b le   en er g y   r esu lts   in   r ea s o n ab le   elec tr icity   p r icin g   an d   s ig n if ican t   r ed u ctio n   in   PAR .     T h er ef o r e,   r est   of   th is   p ap e r   h as   b ee n   o r g an is ed   as   s h o wn   in   Fig u r e   1 .   In   s ec tio n   3,   m o d ellin g   of   d if f er en t   p a r ts   of   th e   s y s tem   will   be   d is cu s s ed   s u ch   as :   i)   d em an d   f o r ec asti n g ,   ii)   R E S   an d   E SS ,   iii)   p r o p o s ed   tar if f ,   iv )   Heu r is tic   alg o r ith m   f o r   o p tim izatio n ,   a n d   v)   e n er g y   co n s u m p tio n   m o d el   r esp ec tiv ely .   In   s ec tio n   4   an d   5,   we   will   p r esen t   an d   d is cu s s   th e   r esu lts   an d   co n clu s io n   r esp ec tiv ely .             Fig u r e   1 .   Sy s tem   m o d ellin g       4.   SYST E M   M O D E L L I NG   T h e   p r o p o s ed   AE MS   in co r p o r ates   th e   u s e   of   p h o to v o ltaic   ( PV)   s y s tem   as   R E S   an d   en er g y   s to r ag e   s y s tem   ( E SS )   to   s to r e   elec tr ici ty   eith er   f r o m   m ain   g r id   at   lo w   p r ice   tim e   or   f r o m   R E S   f o r   home   ap p lian ce s   at   p ea k   p r ice   tim e.   T h is   in   tu r n   h elp s   to   r ed u c e   t h e   ca r b o n   e m is s io n   lev el.   T h e   en tire   s y s tem   can   be   b r ief ly   d escr ib ed   u s in g   a   b lo ck   d iag r a m   as   s h o wn   in   Fig u r e   2.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       R en ewa b le  en erg b a s ed   d yn a mic  ta r iff s y s tem  fo r   d o mestic  lo a d   ma n a g eme n t   ( K u h eli  Go s w a mi)   629       Fig u r e   2 .   B asic   b lo ck   d iag r am   of   s y s tem       4 . 1 .     De m a nd   f o re ca s t ing   Dem an d   f o r ec asti n g   is   th e   in itial   an d   m o s t   im p o r tan t   p ar t   of   elec tr ical   p o wer   s y s tem ,   s p ec if ically   lo ad   m an ag em e n t   s y s tem   [ 3 5 ] .   In   th is   ar ticle,   we   h av e   co m p ar ed   d if f er en t   f o r ec asti n g   to o l   an d   f in ally   u s ed   a u to   r eg r ess iv i n teg r ate d   m o v in g   a v er a g with   ex o g en o u s   v ar iab les  ( AR I MA X ) ,   a   m u ltiv ar iate   m eth o d   to   p er f o r m   lo a d   f o r ec asti n g ,   w h ich   is   p er f o r m in g   c o m p ar ativ el y   b etter   th an   o th er   tech n iq u es   [ 36 ].   By   u s in g   th is   class ical   m eth o d ,   we   h av e   ac h iev ed   an   alm o s t   er r o r   f r ee   f o r e ca s ted   d em an d   p r o f ile   [ 37 ] ,   [ 38 ].     Au to   r eg r ess iv e   in teg r ated   m o v in g   with   ex o g en o u s   v ar iab l es ,   h er e   to   d esig n   AR I MA X   m o d el   f o r   f o r ec asti n g   Yt   an d   Xt   h av e   b e en   co n s id er ed   as   two   s tatio n ar y   tim e   s er ies.   T h e   t r an s f er   f u n ctio n   m o d el  ( T FM)   can   be   wr itten   as,       = + ( ) +   ( 1 )     wh er e,   Yt   is   r esp o n s e   s er ies,   Xt   is   p r ed icto r   d ata   s er ies,   C   is   co n s tan t   ter m ,   N t   is   th e   s to ch asti c   d is tu r b an ce ,   ( )   is   th e   tr an s f er   f u n ctio n   a n d   B   is   b ac k   s h if t   o p er at o r .       ( ) = ( 0 + 1 + 2 2 + + )   ( 2 )     In   AR I MA X,   we   d ea l   with   two   d if f er e n t   tim e   s er ies   Xt   an d   Yt.   T h e   T r an s f er   Fu n ctio n   ca n   be   wr itten   as,       ( ) = [ ( ) ( ) ]   ( 3 )     t h eo r etica lly ,   ( )     h as   in f in ite   n u m b er   of   co ef f icien ts .   W h er e,       ( ) = 0 + 1 +   ( 4 )     ( ) = 1 1 ( )   ( 5)     wh er e,   h   is   th e   n u m b er   of   ter m s   p lu s   one   of   th e   in d ep en d e n t   v ar iab les,   r   is   th e   n u m b e r   of   ter m s   p lu s   one   of   th e   d ep en d en t   v a r iab les   an d   b   is   th e   d ea d   tim e.     Nt   can   be   wr itten   as,   = [ ( ) Θ ( B s ) ϕ ( B ) ( ) ( 1 ) ( 1 ) ]   ( 6 )     W h er e,   at   is   ze r o   m ea n   an d   n o r m ally   d is tr ib u ted   wh ite   n o is e.   T h er ef o r e,   T FM   can   be   f in ally   ex p r ess ed   as,       = + ( 0 + 1 + 2 2 + + ) + [ ( ) Θ ( B s ) ϕ ( B ) ϕ ( B s ) ( 1 ) ( 1 ) ]   ( 7 )     i n itially ,   th e   v alu e   of   K   an d   Nt   m u s t   be   s p ec if ied   to   f in d   out   ( b ,   r,   h ) .   By   o b s er v in g   an d   co m p ar i n g   th e   esti m ated   im p u ls e   r esp o n s e   f u n ctio n   with   s o m e   co m m o n   th e o r etica l   f u n ctio n s   ( b , r , h )   can   a ls o   be   id en tifie d   to   r ep r esen t   T FM .   Sev er al   d iag n o s tic   ch ec k s   ar e   in v o lv ed   to   ch ec k   th e   s tatu s   of   r esid u als   in   th e   s er ies   an d   to   co n clu d e   wh eth e r   th e   m o d el   is   ad eq u ate   or   n o t.   Ak aik e   in f o r m atio n   c r iter io n   ( AI C )   is   one   of   th em .   A   f o r ec asti n g   m o d el   is   h ig h ly   ac ce p tab le   if   th e   v alu e   of   A k aik e’ s   i n f o r m atio n   c r iter io n   is   s m all.   B ay es ian   i n f o r m atio n   c r iter io n   ( B I C )   an d   S ch war z   i n f o r m atio n   c r iter io n   ( SIC)   ar e   also   v er y   ef f ec t iv e   in   ch o o s in g   th e   ac cu r ate   m o d el.       4 . 2 .     Av a ila bil it y   of   RE S   Av ailab ilit y   of   R E S:   We   ass u m e   th at   s o m e   of   t h e   c o n s u m er s   ar e   eq u ip p e d   with   PV   s y s tem .   We   h a v e   u s ed   th e   g iv e n   m ath em atica l   m o d el   to   ca lcu late   th e   PV   o u t p u t   (P PV )   at   t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 22 6 2 6 - 6 3 8   630    ( Ʈ ) = ( ) . .     0 Ʈ 24   ( 8 )     W h er e   g lo b al   h o r izo n tal   ir r ad i atio n   ( GHI )   is   ( k W /m 2 ) .   A   is   th e   ar ea   of   s o lar   p an el   an d   η   is   th e   ef f icien cy   of   th e   PV   s y s tem .   T h e   elec tr ical   en er g y   g en er ate d   ( E PV)   by   th e   PV   s y s tem   in   tim e   d u r atio n   ∆t,        ( ) =  ( Ʈ ) .   ( 9 )     w h er e   Ʈ   is   th e   r ea l   tim e.   T h is   en er g y   will   be   u s ed   f o r   home   ap p lian ce s   (  .  )   an d   en er g y   s to r ag e   (  .   ) .      ( ) =  .  ( ) +  .   ( )   ( 1 0 )     C o n s tr ain ts :   0  .  ( ) ( ) . . .   ( 1 1 )     0  .   ( ) ( ) . . .   ( 1 2 )     4 . 3 .     E nerg y   s t o r a g e   s y s t e m   ( E SS )     T h e   aim   of   E SS   is   to   u s e   R E S   an d   m ain   g r id   elec tr icity   ef f ici en tly .   E SS   ac ts   as   a   s in k   to   s to r e   en er g y   f r o m   R E S   an d   m ain   g r id   at   l o w   p r ice   tim e   an d   s o u r ce   f o r   d o m esti c   ap p lian ce s .   T h e   m at h em atica l   m o d el   of   E SS   is      .   ( ) =  .  ( ) ( 1   ( ) )   ( 1 3 )      . ( ) = (  . ( ) +  . ( ) ) .   ( )   ( 1 4 )       ( ) = { 1 ,            0 ,                ( 1 5 )      . ( ) =  . ( 1 ) +  . ( ) .   .   ( ) /    ( 1 6 )     h er e    .   is   th e   en er g y   lev el   of   E S S   af ter   tim e   t   an d   η ES S   ef f icien cy   of   E SS .   As   we   ar e   co n s id er in g   our   s y s tem   as   a   d ay   ah ea d   s y s tem ,   t h er ef o r e   e n er g y   lev el   of   E SS   m u s t   r etu r n   to   th e   in itial   lev el   ( 0 )   at   th e   en d   of   th e   d ay .        ( ) = 0   ( 1 7 )     C o n s tr ain ts :   T h e   E SS   ch ar g e/ d is ch ar g e   r ate   s h o u ld   not   e x c ee d   th e   cr itical   v al u e   an d   ch ar g e   lev el   of   E SS   s h o u ld   lie   b etwe en   m i n im u m   (  _ min   )   an d   m ax im u m   en e r g y   le v el   (  _  ).     4 . 4.     E nerg y   c o ns um ptio n   m o del   A E M S   d e p e n d s   on   s e v e r al   f a ct o r s   s u c h   as   d e m a n d   p r o f i le ,   av a i l a b i li t y   of   r e n e w a b l e   e n e r g y ,   j u d i c i o u s   t a r i f f   s t r u c t u r e ,   c o n s u m e r s   f l ex i b l e   a tt i t u d e   a n d   t h e i r   d i r e ct   p a r t i c i p a ti o n   in   el e c t r i c i t y   t r a d e   m a r k e t .   H e r e ,   we   h a v e   c o n s i d e r e d   f i v e   d i f f e r e n t   c o n s u m e r s   a n d   each   home   w ith   s e t   of   a p p l i a n c es   A   a n d   N   is   t h e   t o t a l   n u m b e r   of   a p p l i a n c e s .   a 1 ,   a 2 ,   ….   aN   a r e   N   n u m b e r   of   d o m es t i c   a p p l i a n c e s   u s e d   in   a   h o m e .   T h e y   a r e   o p e r a t e d   o v e r   a   t i m e   p e r i o d   t   є   T,   w h e r e   S u p p o s e ,   S a 1   is   t h e   s t a r ti n g   t i m e   i n s t a n t s   of   a p p l i a n c e   a1   a n d   F a 1   is   t h e   f i n i s h i n g   t i m e   i n s t a n ts   of   a p p l i a n ce   a 1 .   T h e r e f o r e ,   o p e r a t i o n   t i m e   i n te r v a l   f o r   s c h e d u l e d   a p p l i a n ce s   a1   is   [S a1 ,   F a1 ].       A     {a 1 ,   a2 ,   a 3 ,   …………… ……,   aN}   (1 8)     T     {1 ,   2,   3,   ……………… …. . . ,   24}   ( 1 9 )     Her e,   in   t h is   m o d el   we   h a v e   co n s id er ed   c o n v en tio n al   e n er g y   s o u r ce s   ( C E S)   an d   R E S   to   s atis f y   th e   d em an d .   We   h av e   ass u m ed ,   .    as   g en er ated   or   av ailab le   s o lar   en er g y   at   tim e   t,   wh ich   s h o u ld   be   k n o wn   or   f o r ec asted .   Ho wev e r ,   th e   p r ic e   of   th e   r en ewa b le   en er g y   is   v ar iab le.   Her e,   t.M G   is   d en o tin g   f o r ec asted   p r ice   of   en er g y   f r o m   m ain   g r i d   at   tim e   t,   t.PV   is   d en o tin g   f o r ec ast ed   p r ice   of   s o lar   en e r g y   at   tim e   t.   We   h av e   co n s id er ed   ψa1   as   th e   o p er atio n   tim e   v ec to r   of   a p p lian ce   a1 .   T h e r ef o r e ,       ψa1   =   [ β 1Ga1 ,   β 1P V a 1 ,   β 2G a 1 ,   β 2PVa1 ,   ……. ,   β 24Ga1 ,   β 24PVa1 ]   ( 2 0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       R en ewa b le  en erg b a s ed   d yn a mic  ta r iff s y s tem  fo r   d o mestic  lo a d   ma n a g eme n t   ( K u h eli  Go s w a mi)   631   β tG a1   is   u s ed   g r id   en er g y   to   s atis f y   d em a n d   of   a1   at   tim e   t   ( k n o wn /f o r ec asted ) .     β tPVa1   is   u s ed   s o lar   en er g y   to   s atis f y   d em an d   of   a1   at   tim e   t   ( k n o wn /f o r ec asted ) .     State   of   o p er atio n   of   an   ap p lian ce   a1   at   tim e ,     t,   ɸ a1 ( t ) = { 0                    1                     ( 2 1 )     C o n s u m er   will   p lace   a   d ay   ah ea d   r eq u est   f o r   a1   a p p lian ce   in   tim e   in ter v al   [ Sa1 ,   Fa1 ] ,   wh er e   [ Sa1 ,   Fa1 ]   є   T.   C o n s u m er   n ee d s   to   s p ec if y   αa   a n d   fa   f o r   av ailin g   t h e   b est   s u ited   tar if f   s ch em e.   H er e   f a1   is   th e   n o .   of   s witch in g   ON   of   ap p lian ce   a1 .   T o tal   en e r g y   d em an d   of   a1   c an   be   s atis f ied   by   C E S   an d   R E S.   Hen ce   th e   to tal   en er g y   c o n s u m e d   by   a1   can   be   d eter m in ed   as,       1 = 1 ( 1 є   A  1 + 1 )   = 1   ( 2 2 )     s im ilar ly ,   th e   co s t   of   th e   e n er g y   co n s u m e d   by   a1   o v er   24   h o u r s   can   be   ca lcu lated   as,       1 = 1 ( 1 є   A  1 +  1 )   = 1   ( 23 )     4 . 5.     L o a d   c a t eg o riz a t io n   In   th is   s ec tio n ,   d o m esti c   co n s u m er s   h av e   b ee n   class if ied   as   ac tiv e   co n s u m er s   an d   p ass iv e   co n s u m er s .   Activ e   co n s u m er s   ar e   eq u ip p e d   with   PV   s y s tem   an d   E SS ,   wh er ea s   p ass iv e   co n s u m er s   ar e   eq u ip p e d   with   E SS   o n ly .   T h e   d o m esti c   lo ad s   f u r th e r   can   be   ca teg o r ized   b ased   on   th eir   p o wer   co n s u m p tio n ,   o p er atio n   tim e,   n u m b er   of   s witch in g   ON - OFF   o v er   24   h o u r s   an d   co n s u m er   p r ef er en ce s .   T h ey   ar e   class if ied   as :   i)   i n ter r u p tib le   l o a d s ,   ii)   n on - in ter r u p tib le   lo ad s ,   a n d   iii)   i n ter r u p tib le   l o ad s   with   m in im u m   d elay .     Her e   p o wer   c o n s u m p tio n   of   d if f er e n t   d o m esti c   lo ad s   s u ch   as   r ef r ig er ato r ,   wash in g   m ac h in e,   in d u ctio n   o v en ,   ir o n ,   f a n ,   lig h t,   co m p u ter ,   a n d   telev is io n   h as   b ee n   d is cu s s ed   an d   an al y s ed   in   d etail   f o r   d if f er en t   o p er atin g   m o d es   wh ich   h as   b ee n   s h o wn   in   Fig u r e   3 .               Fig u r e   3 .   Po wer   c o n s u m p tio n   of   d if f e r en t   h o m e   ap p lian ce s     Fig u r 4 .   C ateg o r izatio n   o f   d o m esti lo ad s   f o r   5   h o u s eh o ld s   u s in g   K - m ea n s   clu s ter in g       Her e,   th e   K - m ea n s   clu s ter in g   t ec h n iq u e   h as   b ee n   u s ed   to   p r i o r itize   th e   lo ad s .   Fig u r 4   is   s h o win g   th e   clu s ter s   b ased   on   wh ich   th e   lo ad s   a r e   m a r k ed   with   th e ir   p r io r ity   r an k in g   f o r   f iv e   d if f er en t   d o m esti c   co n s u m er s   r esp ec tiv ely .   T h e   c lu s ter in g   r esu lt   h as   b ee n   v er if ied   ag ain   u s in g   a   m ath e m atica l   m o d el.   Su p p o s e,   r eq u est   tim e   of   th e   ap p lian ce   a1   is    1 an d   waitin g   tim e   of   th e   a p p lian ce   a1   is    1 .     T h er ef o r e,    1 = 1  1   ( 2 4 )     T o tal   waitin g   tim e,   τ w   = τ w ai = 1   ( 2 5 )     Av er ag e   waitin g   tim e,   w. av g   =   τ w   /   N   ( 2 6 )     Her e,   we   h av e   co n s id er e d   α ai   as   th e   r atin g   of   ap p lian ce   ai   wh er e   i   =   {1 , 2 , 3 ,   …. .   ,   N},   1   as   th e   o p er atin g   tim e   of   a1   o v e r   24   h o u r s   an d   f a1   as   th e   f r eq u e n cy   of   o p e r atio n   of   a1   or   No .   of   s witch   ON.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 22 6 2 6 - 6 3 8   632   1 =   t i m e   of   r un   No . of   s w i t ch   ON       1 = 1 / 1   ( 27 )      =    /  1 24 = 1     ai   є   A   ( 28 )     Utilizatio n   f ac to r ,    =   1 24    ( 2 9 )     Prio r ity   R an k in g ,    = [  ] [  ]     ai   є   A   ( 30 )     B ased   on   th is   r a n k in g   f in ally   th e   lo ad   h as   b ee n   ca teg o r ized   as   n o n - in ter r u p tib le   l o ad ,   in t er r u p tib le   lo ad   with   m in im u m   d ela y   tim e   an d   in ter r u p tib le   lo ad .         4. 6 .     P r o po s ed   t a rif f   s t ruct ur e   Sev er al   tar if f   m o d els   ar e   a v ailab le   to   d e f in e   elec tr icity   p r ice s   f o r   a   d ay .   Am o n g s t   th ese,   ti m e   of   u s e   (T o U)   tar if f   m o d el   is   u s ed   to   d ef in e   th e   elec tr icity   p r ice   on   th e   b asis   of   tim e   of   u s e   in   a   d ay ,   wh er ea s   cr itical   p ea k   p r icin g   ( C PP )   an d   cr itic al   p ea k   r eb ate  ( C PR )   ar e   v ar i an ts   of   T o U.   An o t h er   tar if f   s tr u ctu r e,   r ea l   tim e   p r icin g   ( R T P)   d ef i n es   th e   u ti lity   co s t   of   s u p p ly in g   elec tr i city   at   a   s p ec if ic   tim e.   In   th i s   s ec tio n ,   we   h av e   p r o p o s ed   a   th r ee - p ar t   d y n am ic   tar if f   ( C )   s tr u ctu r e,   wh ich   is   b ased   on   T o U,   C PP ,   C PR   an d   R T P.       C = α + β x + γ ( xt )   ( 31 )     Her e,   α   c o m p r is es   of   m eter   r en t   an d   m o n t h ly   v a r iab le   co s t   ad ju s tm en t   ( MV C A) .   is   a   f ix ed   ch ar g e   in d ep en d en t   of   m ax im u m   d e m an d   a n d   en er g y   c o n s u m p tio n .     d e p en d s   on   m ax im u m   d em an d   ( k VA)   or   s an ctio n ed   d em a n d   ( k VA) .   γ   d ep en d s   on   en er g y   co n s u m p tio n   ( k W h ) .       =  +    ( 3 2 )     Her e,      is   th e   co s t   of   e n er g y   f r o m   m ain   g r i d   an d      is   th e   co s t   of   r en ewa b le   en e r g y   w h ich   is   f i x ed   co s t.      = {   1 .               ( 06 : 00  05 : 00  ) 2 .             ( 05 : 00  11 : 00  )     3 .            ( 11 : 00  06 : 00  )     ( 3 3 )     P s eudo co de   Input:   forecasted   demand   data,   forecasted   tariff   (RTP).   For t = 1 to 24   If   6 17       1 .  =                 Else If  17 23     2 .  =               Calculate  =                       24    100   %   If  25%                 24        Apply Penalty       2 .  .   =  2 + (   %       2 )   Else if   20%                 24      Apply Rebate    = ( 20 + ( 20 ) ) %      (                 2 .    )   End If   End Else If   Else       3 .  =                End If   End     4 . 7 .     H euristic   a lg o rit hm   T h e   d e m a n d   p r o f i l e s   of   d o m e s t ic   c o n s u m e r s   d e p e n d   on   g e o g r a p h i c a l   c o n d i t i o n s   a n d   d em o g r a p h y .   K e e p i n g   in   v i e w   t h is   f a ct ,   d u e   to   h i g h l y   v o l a t il e   b e h a v i o u r   of   c o n s u m e r s   a n d   i n t e r m it t en t   c h a r a c t e r i s t i cs   of   R E Ss ,   we   h a v e   d e a lt   w it h   d i f f er e n t   h e u r i s ti c   a l g o r it h m s .   H e r e ,   a   h y b r i d   o p t i m i z a ti o n   t e c h n i q u e   b a s e d   on   GA   a n d   PSO   h a s   b e e n   d e v e l o p e d   w h i ch   f o l l o w s   g r e e d y   s e l e ct i o n   te c h n i q u e   a n d   can   be   u s e d   f o r   p e r s o n a l   b e s t   a n d   g l o b al   b e s t   s o l u ti o n .   It   h a s   b e e n   r e p r e s e n t e d   as   h y b r i d   g r e e d y   p a r t i c l e   s w a r m   o p t i m i za t i o n   ( H GPS O ) .   W e   h a v e   u s e d   m u l t i p l e   k n a p s a c k   p r o b l e m   ( MK P )   to   b a l a n ce   t h e   d e m a n d   a n d   s u p p l y   a n d   H G PS O   to   r ea c h   o p t i m u m   p o i n t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       R en ewa b le  en erg b a s ed   d yn a mic  ta r iff s y s tem  fo r   d o mestic  lo a d   ma n a g eme n t   ( K u h eli  Go s w a mi)   633   P s eudo co de   Input:   Fitness   function   (based   on   RES   availability,   Tariff   and   Consumers’   c om fo rt ),   lb,   ub,   Population   Size,   NP   (based   on   home   appliances),   T   (terminating   criteria).   Evaluate   the   objective   function   value   (f)   of   P   Assign   Pbest   and   fpbest   Identify   the   solution   as   best   fitness   and   assign   that   solution   as   gbest   and   fitness   as   fgbest.   For   t   =   1   to   T     For   i   =   1   to   NP   Determine   the   velocity   of   ith   particle   Determine   the   new   position   of   ith   particle   Bound   position   Evaluate   the   objective   function   value   Update   the   population   Update   Pbest,   i   and   fpbest   Update   gbest   and   fgbest   End   Combine   P   and   Pbest   to   perform   ( + λ)   for   selecting   P   in   next   iteration   End   Repeat   T   iterations       5.   RE SU L T S   AND   D I SCU SS I O N     B ased   on   th e   d ata   o b tain e d   f r o m   p h y s ical   s u r v ey   an d   o n li n e   s u r v e y   an   ef f icien t   m o d el   h as   b ee n   d esig n ed   in   MA T L AB / S im u li n k   p latf o r m   wh ich   h as   b ee n   an aly ze d   on   t h e   b asis   of   p r o p o s ed   o p tim izatio n   tech n iq u e   to   f ig u r e   out   th e   im p r o v em e n ts   o v er   th e   ex is tin g   s y s tem .   T h e   ef f icien cy   of   th e   m o d el   h as   also   b ee n   an aly ze d   in   th e   f o llo win g   s ec tio n s   b ased   on   th e   co n s u m er s   an d   u tili ty   s ec to r s   p er s p ec tiv e.   T h is   can   f u r th er   be   ca teg o r ized   as   m o n th l y   ele ctr icity   b ill,   waitin g   tim e   an d   PAR ,   p ea k   d em an d   r esp ec tiv e ly .     5 . 1 .     Co ns um er s   pref er ence   5 . 1 . 1 .   M o nthly   elec t ricit y   bill   T o tal   en er g y   co s t   in   our   s y s tem   h as   b ee n   r ed u ce d   b ased   on   two   p ar am eter s :   i)   f lex ib le   an d   ef f icien t   u s e   of   R E S   an d   E SS   an d   ii)   p r o p o s ed   d y n a m ic   tar if f .   C o n s u m er s   n ee d   to   eith er   d ec lar e   th e ir   lo ad   r eq u ir em en t   with   th e   r atin g s   of   th e   ap p lian ce s   a   d ay   ah ea d   or   th ey   can   f o llo w   th e   s u g g ested   d em an d   p r o f ile   by   t h e   u tili ty   co m p an y .   T h ey   ca n   ch o o s e   an d   d ec lar e   th e   b est   s u ited   tar if f   p lan   a   d ay   ah ea d .   Usi n g   th is   ap p r o ac h   co n s u m e r s   will   g et   m ax im u m   b e n ef its   as   s h o wn   in   Fig u r e s   5 ( a)   an d   5 ( b )   an d   T a b le   2.         T ab le   2 .   T h e   p er f o r m a n ce   of   AE MS   on   th e   b asis   of   m o n th l y   elec tr icity   b ill   C o n s u mers   M o n t h l y   El e c t r i c i t y   Ex p e n se   S a v i n g s   in   M o n t h l y   El e c t r i c i t y   E x p e n se   ( i n   %)   W i t h o u t   A E M S   W i t h   H G P S O   A E M S   H o u s e h o l d   1   3 , 5 9 7 . 8 0   2 , 4 4 0 . 5 5   32   H o u s e h o l d   2   2 , 2 0 3 . 2 1   1 , 6 6 4 . 8 1   24   H o u s e h o l d   3   2 , 3 3 2 . 1 5   1 , 4 9 9 . 1 0   36   H o u s e h o l d   4   1 , 8 5 2 . 4 1   1 , 3 7 1 . 0 0   26   H o u s e h o l d   5   3 , 9 5 3 . 6 7   2 , 8 1 0 . 4 7   29           ( a)   ( b )     Fig u r e   5 .   C o s t   cu r v e   f o r   ( a)   s i n g le   c o n s u m e r   ( h o u s eh o ld   3)   an d   ( b )   m u ltip le   c o n s u m er s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 22 6 2 6 - 6 3 8   634   In   o u r   s y s tem   we   h av e   u s ed   E SS   in   a   f lex i b le   way   s u c h   th at   E SS   is   ch ar g e d   f o r m   m ain   g r id   in   lo w   p r icin g   tim e   ( 1 2 :0 0   am   to   0 6 : 0 0   am )   as   s h o w n   in   Fig u r e   6   a n d   f r o m   R E S   in   m o d er ate   p r ic in g   tim e   ( 1 0 : 0 0   am   to   0 3 : 0 0   p m ) .   T h is   c h ea p   e n er g y   h as   b ee n   u s ed   f o r   h o m e   ap p lian ce s   at   p ea k   p r icin g   tim e   as   s h o wn   in     Fig u r 7.   T h er ef o r e,   th e   en e r g y   av ailab le   f r o m   R E S   is   not   o n ly   u s ed   f o r   home   ap p lian c es   but   f o r   ch ar g in g   E SS   also   as   s h o wn   in   Fig u r 8   wh er as  T ab le   3   s h o ws   th e   p ar am eter s   of   o u r   E SS .     In   th is   p ap er   we   h a v e   s im u lated   our   s y s tem   with   E SS   of   im p r o v ed   ca p ac ity   an d   ch ar g in g / d is ch ar g in g   r ate.   E SS   with   b etter   c h ar g in g /d is ch ar g in g   r ate  h elp s   to   r ed u ce   t h elec tr icity   c o s t.  Hen ce   th e   ef f ec t   of   E SS   in   r ed u cin g   elec tr icity   co s t   h as   b ee n   s h o wn   in   Fig u r es   9   an d   10.               Fig u r e   6 .   E n er g y   s to r ed   in   E SS   f r o m   m ain   g r id     Fig u r e   7.   E n er g y   u s ed   f r o m   E SS   f o r   home   a p p lian ce s           Fig u r e   8 .   Use   of   R E S       T ab le   3.   E SS   p ar am ete r s   C a p a c i t y   of   ESS   M i n .   En e r g y   Le v e l   M a x .   En e r g y   Le v e l   C h a r g i n g / D i sc h a r g i n g   R a t e   2   k W h   0 . 5   k W h   0 . 5   k W h   0 . 3   kW           Fig u r 9 .   E f f ec t o f   E SS   ca p ac ity   o n   c o s t r ed u ctio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       R en ewa b le  en erg b a s ed   d yn a mic  ta r iff s y s tem  fo r   d o mestic  lo a d   ma n a g eme n t   ( K u h eli  Go s w a mi)   635       Fig u r 1 0 .   E f f ec o f   E SS   ch ar g e/d is ch ar g r ate  o n   co s t r e d u ctio n       5. 1 . 2 .   Wa it ing   t im e   Her e ,   in   th is   ar ticle   c o n s u m er s   p r e f er en ce   h as   b ee n   co n s id er ed   as   an   im p o r ta n t   p a r am eter   to   ev alu ate   th e   ef f icien cy   of   th e   p r o p o s ed   m o d el.   In   Fig u r e   11   it   h as   b ee n   s h o wn   th at   with   m o r e   f lex ib le   waitin g   tim e   co n s u m er s   will   a v ail   m o r e   b en e f it   in   ter m s   of   to tal   co s t.   We   h av e   tr ied   to   ac h iev e   an   AE MS   u s in g   th e   p r o p o s ed   tar if f   an d   h eu r is tic   t ec h n iq u e   with   m in im u m   waitin g   tim e   to   m ain tain   th e   co m f o r t   lev el   of   d o m esti c   co n s u m er s ,   wh ich   h as   b ee n   s h o wn   in   Fig u r e   12.             Fig u r 11 T r ad e   o f f   b etwe en   co s t   an d   waitin g   tim e   of   ap p li an ce s           Fig u r 12 R ed u ctio n   in   waitin g   tim e   u s in g   HGPSO   AE MS       5. 2.     Ut ility   s ec t o rs’   pref er ence   5 . 2 . 1 .   P AR   PAR   is   th e   r atio   of   th e   m a x i m u m   ag g r eg ated   l o ad   co n s u m p tio n   o v e r   a   ce r tain   tim e   p er i o d   an d   th e   av er ag e   of   th e   a g g r eg ate d   lo ad .       PAR   =   (  )    = 1   /   1   (  = 1 )   ( 3 4 )     T h e   h ig h   PAR   af f ec ts   th e   g r i d   s tab ilit y   an d   in cr ea s es   th e   e lectr icity   co s t.   W h ile   r ed u ctio n   in   PAR   im p r o v es   th e   s tab ilit y   an d   r eliab ilit y   of   th e   g r id   an d   r ed u ce s   th e   ele ctr icity   co s t   f o r   th e   co n s u m er s .   I m p r o v em en t   of   PAR   u s in g   HGPS O   AE MS   is   s h o wn   in   Fig u r e   1 3   a n d   T a b le   4 .         T ab le   4 .   T h e   p er f o r m a n ce   of   EMS   on   th e   b asis   of   PAR   P A R   R e d u c t i o n   in   P A R   ( i n   %)   W i t h o u t   A E M S   W i t h   H G P S O   A E M S   2 . 8 6   1 . 6 4   43   3 . 6 4   2 . 1 6   41   3 . 1 1   2 . 0 7   33   3 . 6 9   2 . 4 6   33   3 . 6 3   2 . 3 7   35   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.