I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9 ,   pp .   20 ~ 2 6   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 1 . pp 20 - 2 6             20       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   E n e r g y   m a n a g e m e n t   sy st e m   f o r   PV - B a t t e r y   m i c r o g r i d   b a s e d   o n   m o d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l       M .   R e y as u d i n   B as i r   K h an 1 ,   Jagad e e s h   P as u p u l e ti 2 ,   Jab b a r   A l - F attah 3 ,   M e h r d ad   Tah m as e b i 4   1 U ni v e r s i t i   K u a l a   L um pur ,   B r i t i s M a l a y s i a n   I ns t i t ut e ,   M a l a y s i a   2 U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l ,   J a l a n   I K R A M - U N I T E N ,   M a l a y s i a   3 U ni v e r s i t i   T un  H us s e i O n M a l a y s i a   ( U T H M ) ,   M a l a y s i a   4 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   I s l a m i c   A z a U ni v e r s i t y ,   I r a n       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e D e c   1 6 ,   2018   R e v i s e F e b   15,   201 9   A c c e pt e F e b   28 ,   201 9       T he r e   h a b e e n   i nc r e a s e   o f   t h e   u s a g e   o f   r e ne w a b l e   e n e r g y   s o ur c e s   t o   s u ppl y   e l e c t r i c i t y   i r e m o t e   a r e a s .   H o w e v e r ,   m i c r o g r i d   c o ns i s t s   o f   r e ne w a b l e   s o ur c e s   s uc a s   s o l a r   P ho t o v o l t a i c   ( P V )   po s e s   c ha l l e ng e s   f o r   a   r e l i a b l e   e n e r gy   s uppl y   due   t o   i t s   i n t e r m i t t e n t   n a t ur e .   T hi s   p a pe r   pr e s e nt s   a   m i c r o g r i m o de l   w i t h   E ne r g y   M a na g e m e nt   S y s t e m   ba s e o M o de l   P r e d i c t i v e   C o nt r o l   ( M P C ) .     T he   m i c r o g r i c o m pr i s e s   o f   P V ,   a nd   ba t t e r y   s t o r a g e   s y s t e m .   T h e   g o a l   o f   t he   E M S   i s   t o   de l i v e r   a   r e l i a b l e   a nd  o pt i m a l   g e ne r a t i o f r o m   m ul t i p l e   s o ur c e s   i n   t he   m i c r o g r i d.   M o r e o v e r ,   t h e   M P C   w i l l   a l s o   pr o v i de   c o nt r o l s   f o r   t he   ba t t e r y   c ha r g i ng   f o r   a   s m oo t P V   o ut put .   T h e   m o de l   s i m u l a t e ba s e o a c t ua l   l o a d   pr o f i l e   a nd  r e n e w a b l e   r e s o ur c e   s uc a s   s o l a r   r a di a t i o n.   S e v e r a l   d i s t ur ba nc e s   s uc a s   v a r i a t i o o f   l o a d,   g e ne r a t i o a nd  P V   s ha di ng   ha s   be e s i m ul a t e t o   m e a s u r e   t he   pe r f o r m a nc e   o f   t he   E M S .   T h e   r e s u l t s   i l l us t r a t e   t he   s y s t e m   a bi l i t y   t o   e xh i b i t s   r o bus t   pe r f o r m a nc e   i n   v a r i e t y   of   c o ndi t i o ns .   Ke y w or ds :   E n e rgy   m a n a ge m e n t   s y s t e m   M i c r o gri d   M o de l   pr e di c t i v e   c o n t r o l   P V   s y s t e m   R e n e w a b l e   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M .   R e y a s udi B a s i r   K ha n ,   U n i v e r s i t i   K u a l a   L um pu r ,     B r i t i s h   M a l a y s i a n   I n s t i t ut e ,     J a l a S u n g a i   P us u,   531 00  G o m b a k ,   S e l a ngo r,   M a l a y s i a .   E m a i l :   r e y a s udi n @ u ni k l . e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   gr o w t h   o e n e r gy   d e m a n i n   r e m o t e   a r e a s   h a s   t ri gge r e i n s t a l l a t i o n   o f   m i c r o gr i s y s t e m s .     T h e   c l e a n   e n e r gy   s u c h   a s   P V ,   s m a l l   h y dr o ,   w i n a n b i o m a s s   ha s   b e e n   c h o s e n   t o   pr o v i de   e n e r gy   i n   t h e s e   a r e a s .   T y pi c a l l y ,   m i c r o gri i s   a   l o w   vo l t a ge   n e t w o r c om p r i s e s   of   di s t r i b ut e e n e r gy   r e s o ur c e s   (D E Rs )   a l o n gs i de   b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m   a n b a c kup  di e s e l   ge n e r a t o r s   [1] .   It   c a n   b e   e i t h e r   o pe r a t e s   i n   g r i d - c o nn e c t e o r   i s l a n de m o de .   H ow e v e r ,   s t a n d a l o n e   m i c r o g r i s y s t e m   w e r e   us e i n   r e m o t e s   a r e a s   due   t o   un a v a i l a b i l i t y   of  t r a n s m i s s i o n e t w o r k.   M i c r o gri o f fe r   a dv a nt a ge s   s uc a s   m i t i g a t i o n   o f   CO 2 ,   o ut a ge s   a n d   l i n e   l o s s e s   [2]   N ow a da y s ,   t h e r e   h a b e e n   a i n c r e m e n t   i t h e   i nt e g r a t i o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s   i n   a   m i c r o gri d.   M u l t i pl e   e n e r gy   s o u r c e s   a r e   i n t e g ra t e i n   t h e   m i c r o gri t o   ha v e   fo r   a   r e l i a b l e   e n e r gy   s uppl y .   H ow e ve r ,   i nt r o duc t i o o f   s e v e r a l   ge n e r a t i o n s   i n   t h e   m i c r o gri c a us e s   o t h e r   c h a l l e n ge s   s uc h   a s   i n e f f i c i e n t   pow e r   de l i v e r i e s   be c a us e   i t   n e e ds   s c h e dul i n g ,   c o n t r o l   a nd  pr o pe r   s i z i ng.   H e n c e ,   E M S   i s   c ruc i a l   f o r   a   m i c r o gri i n   w h e r e   i t   c o v e r s   bo t h   s uppl y   a n de m a n s i de   m a na ge m e n t   w hi l e   p r o v i di ng  r e l i a b l e ,   s us t a i na b l e   a n e c o n o m i c a l   o pe r a t i o n.   M o r e ov e r ,   E M S   p r o v i de   o t h e r   b e n e f i t s   s uc h   a s   e n e rgy   s a v i n gs ,   f r e que n c y   r e gul a t i o n,   r e a c t i v e   pow e r   s uppo rt ,   c o s t - r e duc t i o a nd  r e duc t i o n   o f   g r e e nh o us e   ga s s e s   [3]   T h e r e   ha d   b e e n   m a n y   c o n t r o l   s t ra t e gi e s   us e f o r   E M S   i a   m i c r o g r i d .   M a n y   c o n t r o l   s c h e m e s   a r e   b a s e o n   c o n v e n t i o na l   c e nt r a l i z e E M S .   Ce nt r a l i z e E M S   (CE M S c o m pr i s e s   of   c o m m u n i c a t i o n   n e t w o r t m o n i t o r   t h e   D E R s   w h e r e   a   s upe r v i s o r y   c o n t r o l l e r   w i l l   s e nd  c o m m a n ds   t o   t h e   l o c a l   c o n t r o l l e r   t o   o pt i m i z e   t h e   e n e r gy   us a ge   [4] .   V a r i o us   E M S   a l go r i t hm s   ha v e   be e n   us e t o   o pt i m i z e   m i c r o gr i o pe ra t i o n   a s   w e l l   a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E ne r g y   m a nage m e nt   s y s t e m   f or   P V - B a t t e r y   m i c r ogr i d   b as e d   on  m od e l   ( M.   R e y as ud i B as i r   Khan )   21   m i ni m i z i n o pe ra t i o n   c o s t   a nd  m a x i m i z i n p r o f i t s .   F o r   e x a m p l e ,   J i ng  W a ng  e t   a l .   us e s   s t a t e   m a c h i n e   f o r   m i c r o gri c o n t r o l   [5] .   T h e   E M S   a i m s   t o   i m p r o v e   t h e   t ra ns i e n t   pe r f o r m a n c e   duri n t ra n s i t i o n   o pe r a t i o n s .   D a m i a n   G i a o uri s   a t   a l .   us e m u l t i pl e   s t o c h a s t i c   m e t h o ds   t o   c o n t r o l   a s s e t s   s uc h   a s   e n e r gy   s t o r a ge   i n   t h e   m i c r o gri [ 6] .   T h e   s y s t e m   a l s o   i n c l ude s   f o r e c a s t i n g   t o o l s   a nd  de m a nd  r e s po n s e   m a na ge m e n t   t o   o pt i m i z e   t h e   s y s t e m   pe r fo r m a n c e .   S i m i l a r l y ,   D o n gxi a o   W a n p r o po s e s   a   t w o - s t a ge   e n e r gy   m a n a ge m e nt   s t r a t e gy   t m i c r o gri w i t h   h i g r e n e w a b l e   e n e r gy   pe n e t ra t i o n s   [7] .   A   P a rt i c l e   S w a rm   O pt i m i z a t i o n   ha s   b e e n   us e b S a rdo e t   a l .   f o r   o pt i m a l   E M S   c o n s i de ri n V A R   c o m pe n s a t i o n   m o de   f o r   P V   i n v e r t e r s   [8] .   M e a n w h i l e ,   M e h di   T a v a ko l i   e t   a l .   i n c o r po ra t e s   Co n d i t i o na l   V a l ue   a t   R i s ( C V a R i n   t h e   E M S   c o n t r o l   s c h e m e   f o r   h a ndl i ng  i n t e r m i t t e nt   P V   ge n e ra t i o n s   a n e l e c t r i c i t y   pr i c e   [9] .   H y b r i F uz z y   s y s t e m   a l s o   be e n   us e t o   fo r   a   r o b us t   E M S .   F o i n s t a n c e ,   K u t a i b a   S .   E l - B i d a i ri   e t   a l .   us e G r e y   W o l f   O pt i m i s e t o   e nha n c e   t h e   F uz z y   c o n t r o l   i t h e   E M S   by   s e t t i n t h e   F uz z y   m e m be r s hi f un c t i o n s   a n r ul e s   [10] .   T h e   a u t h o r   i n   de v e l o ps   a   D y n a m i c   E n e r gy   M a n a ge m e nt   M o de l   b a s e o n   h e t e ro - f un c t i o na l   g ra p t h e o ry   f o r   a   m i c r o g r i d   s y s t e m   [11] .   T h e r e   w e r e   a l s o t h e r   m e t h o s uc h   a s   V i t a l i t y   A dm i n i s t r a t i o n   C a l c ul a t i o n   a n M ul t i p l e   O bj e c t i v e   O pt i m i z a t i o n s   fo r   e n e r gy   m a na ge m e n t   i a   m i c r o gri [ 12 ,   13]   R e c e n t l y ,   t h e r e   h a s   b e e n   e xt e n s i v e   r e s e a r c h   c o n duc t e fo r   a   D e c e n t ra l i z e E M S   (D E M S ) .     F o r   e xa m p l e ,   F a t i m a   Z a hra   H a rm o uc h   e t   a l .   de v e l o a   m ul t i a ge n t   s y s t e m s   (M A S D E M S   f o r   b a l a n c i n t h e   pow e r   ge n e ra t i o n s   a n l o a de m a n d   [14] .   F u r t h e rm o r e ,   M .   R e y a s udi n   B a s i r   K ha n   e t   a l .   us e M A S   b a s e d   E M S   t o   o pt i m i z e   t h e   po w e r   ge n e r a t i o n s   o f   a   m i c r o gri s y s t e m   c o m pr i s e s   o f   P V ,   m i n i - h y dr o ,   di e s e l   a n d   b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m   f o r   a   r e s o r t   i s l a n i S o ut h   C h i na   S e a   [15],   [1 6] .   T h e   a u t h o r   us e s   a c t u a l   l o a p r o f i l e   o t h e   i s l a n a n s i m u l a t e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e E M S   b a s e o n   s e ve r a l   di s t u r b a n c e s   [17] .   M o r e o v e r ,   a ut h o r   i n   [18]   p r e s e n t e a o n t o l o gy - dr i v e n   M A S   b a s e d   E M S   f o r   m o ni t o ri n a n o pt i m i z i ng  b ui l d i n g   m i c r o gri w i t h   m ul t i p l e   e n e rgy   s o ur c e s .   M A S   a l s o   us e fo r   di s t r i b ut i o n   l e v e l   i n   m i c r o gr i f o r   pow e r   de l i v e r y   m a na ge m e n t   [1 9] .   M a n y   r e s e a r c h e r s   c o m pa r e pe r f o r m a n c e   of   bo t h   C E M S   a n D E CM S   a n c o n c l ude t h e   l a t t e ha v e   r o b us t   pe r f o r m a n c e   [20 - 22 ]   T h i s   p a pe r   f o c us e s   o n   t h e   de v e l o pm e n t   o f   M P b a s e E M S   fo r   a   hi e r a r c h i c a l   c o n t r o l   s c h e m e   i n   a   CE M S .   T h e r e   h a b e e n   s e v e r a l   r e s e a r c h e r s   p r o po s e M P a s   a   c o n t r o l   a l go ri t hm   i n   t h e   E M S   f o r   o pt i m i z i ng  pow e r   ge n e ra t i o n s .   F o r   e xa m pl e ,   a ut h o r   i n   us e M P fo r   a   P V   m i c r o ge n e ra t i o n   [23] .   A dd i t i o n a l l y ,   a   r o b us t   M P w a s   us e t o   c o n t r o l   P V   a nd  w i nd  ge n e ra t i o n s   i a n   i s l a n m i c r o g r i [ 24] .   A   h i e r a r c hi c a l   M P w i t h   t w l a y e r   c o n t r o l l e r   a l s o   us e i n   a   b ui l d i n m i c r o gri t o   f ul f i l l   t h e   b ui l di n g   e n e r gy   n e e ds   w i t h   m ul t i p l e   e n e r gy   s o ur c e s   [25]   T h i s   pa pe r   o r ga ni z e d   a s   f o l l o w s :   S e c t i o n   2   de s c r i b e s   t h e   m i c r o gri m o de l .   S e c t i o p r e s e n t s   t h e   M P V   c o n t r o l   s c h e m e   f o r   t h e   E M S .   S e c t i o di s c us s e s   t h e   r e s ul t s   c o m p r i s e s   o f   t h e   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   o t h e   M P b a s e E M S .   F i n a l l y ,   S e c t i o n   5   c o n c l ude s   t hi s   pa pe a n d   s u m m a r i z e s   t h e   f i n d i n gs .       2.   M I C R O G R I D   M O D EL   2. 1 .       M i c r o gr i d   A r c h i t e c tu r e   In   t h i s   s t udy ,   a   s i n g l e   p h a s e   m i c r o g r i s y s t e m   c o m pr i s e s   of   P V   a n b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m   h a s   b e e n   m o de l e d.   T h e   m i c r o gri d   a r c h i t e c t u r e   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   B a t t e r y   c o n t r o l l e r   ha s   b e e n   us e t o   m a n a ge   t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s .   T h e   s t o r a ge   a c t   t o   a b s o r b   t h e   s urpl us   p ow e r   f r o m   t h e   po w e r   ge n e ra t i o n s   a n p r o v i de s   pow e r   w h e n   t h e r e   i s   po w e r   s h o r t a ge   i n   t h e   m i c r o gri d .   T h e   P V   a rr a y   c o n n e c t e t o   di s t ri b ut i o n   n e t w o r t hr o ugh   a   po l e   t ra n s f o r m e r   t h a t   l o w e r s   t h e   v o l t a ge   f r o m   11  kV   t o   230  V .   T h e   P V   s y s t e m   c o n v e r t e t o   s i n gl e   pha s e   A fo r   po w e r   di s t r i b ut i o n.   T h e   m i c r o g r i c o n t r o l   s t ra t e gy   a s s um e s   t h e   P V   a rra y   a l o n gs i de   b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m   pr o v i de   e n o ug h   po w e r   f o r   t h e   e n e r gy   de m a n d   a n d   do e s   n o t   e nt i r e l y   de pe n o n   t h e   po w e r   g r i d .     2. 2 .       M i c r o gr i d   M o d e l   T h e   m i c r o gri s y s t e m   w a s   m o de l e a n s i m u l a t e i n   M A T L A B   S i m ul i nk  S i m P o w e r S y s t e m s   a s   s h o w n   i n   Er r o r R e f e r e n c e   s ou r c e   n o fou n d . .   T h e r e   a r e   s i ke y   c o m po n e n t s   i t h e   m i c r o g r i m o de l   s uc h   a s   P V   s y s t e m ,   b a t t e r y   s t o r a ge ,   b a t t e r y   c o n t r o l l e r,   l o a ds ,   d i s t ri b ut i o n   n e t w o r a n po w e r   g r i d .   P h a s o r   m o de l   w e r e   us e t o   s i m u l a t e   24 - h o u r   s c e na r i o   w i t h   f a s t   s i m u l a t i o n   t i m e .   M e a n w hi l e ,   po w e r   e l e c t r o n i c s   c o m po n e nt s   a r e   n o t   m o de l e d.     T h e   m i c r o gri d   i s   a   P V - b a t t e r y   s y s t e m   w i t h   a   c a p a c i t y   o f   50  kW   t ha t   i s   c o n t r i b ut e by   t h e   P V   a rra y .   T h e   b a t t e r y   c o n t r o l l e us e s   l o a d   d i s pa t c s t ra t e gy   w h e r e   e xc e s s   r e n e w a b l e   e n e r gy   ge n e ra t i o n   w i l l   c h a r ge   t h e   b a t t e r y .   If   t h e   r e n e w a b l e   e n e r gy   c o n f i gura t i o n   do e s   n o r   a b l e   t o   f e e t h e   l o a d ,   t h e   m a i n   g ri w i l l   b e   us e t s uppl y   e n e r gy   t o   t h e   l o a ds .   T h e   e l e c t r i c a l   s y s t e m   c o m pri s e s   of   50  H z ,   2 30  V   s i ngl e   p h a s e   n e t w o r k.   T h e   s m a l l   m i c r o gri s y s t e m   w e r e   de ve l o p e m a i n l y   t o   s uppl y   e n e r gy   for  t h e   i n d i ge n o us   pe o pl e   l o c a t e i r e m o t e   a r e a .     T h e   P V   s y s t e m   a r e   m o de l e a s   f o l l ow s :       (1)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     20   -   2 6   22     w h e r e   P out   i s   t h e   po w e r   o ut put   f r o m   P V   a rra y   (kW ),   G   i s   s o l a r   i rra di a n c e   (W / m 2 ),   F   i s   t h e   p a r t i a l   s h a d i n g   f a c t o r   (0 - 1) ,   A   i s   t h e   P V   a r e a   s i z e   ( m 2 a n d   e   i s   t h e   e f f i c i e n c y   o f   P V   pa n e l   (0 - 1).             F i gu r e   1 .   M i c r o g r i d   s c h e m a t i c       T h e   b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m   i s   m o de l e a s   f o l l ow s :       (2)       (3)     w h e r e   SO C   i s   t h e   pe r c e n t a ge   of   t h e   b a t t e r y   c a pa c i t y ,   i   i s   t h e   b a t t e r y   c urr e nt ,   Q   i s   t h e   r a t e c a p a c i t y   (A h ),     a n B AH   i s   t h e   b a t t e r y   a m pe r e - h o ur.     T h e   l o a c o m pri s e s   of  r e s i de nt i a l   l o a d.   T h e r e   a r e   t hr e e   r e s i de n t i a l   l o a ds   m o de l e i n   t h e   m i c r o gri d   s y s t e m   t o   s i m ul a t e   t h e   e n e r gy   de m a n i n   a   t y pi c a l   r u ra l   a r e a .   T h e   l o a ds   a l s o   us e   t o   s i m u l a t e   t h e   E M S   pe r f o r m a n c e   i n   v a ri e t y   o f   l o a c o n di t i o n s .       3.   M O D E P R ED EC TI V E   C O N TR O L   T h e   m i c r o gri s y s t e m   ut i l i z e s   M P b a s e E M S   t h a t   a i m s   t o   o pt i m i z e   t h e   po w e r   di s pa t c h   o f   t h e   P V   a n b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m .   T h e   E M S   w i l l   t a ke   i n t o   a c c o un t   t h e   r e n e w a b l e   r e s o ur c e   s u c h   a s   s o l a r   r a d i a t i o n,   a n l o a de m a n i n   de t e rm i ni n t h e   b e s t   p o s s i b l e   p ow e r   de l i v e r y   n e e de d.   T h e r e   i s   a l s o   gl ob a l   obj e c t i v e   f un c t i o n   t h a t   c o n s i de r s   e n e rgy   c o s t ,   l o a de m a n d ,   po w e r   ge n e r a t i o n   a n po w e r   l o s s e s   t o   de t e r m i n e   o pt i m a l   pow e r   di s pa t c h .   I n   t h i s   w o r k,   M P f r a m e w o r pr o po s e t o   h a n d l i ng  c o n s t r a i n t s   a nd  c o n t r o l ,   t hus ,   a l s o pt i m i z e s   t h e   c o s t   f un c t i o n.   T h e   g l o b a l   f un c t i o n s   a r e   s h o w n   a s   b e l ow :       (4)       (5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E ne r g y   m a nage m e nt   s y s t e m   f or   P V - B a t t e r y   m i c r ogr i d   b as e d   on  m od e l   ( M.   R e y as ud i B as i r   Khan )   23       F i gu r e   2 .   S i m u l i n k   m i c r o gri m o de l       w h e r e   e n e r gy   c o s t   de n o t e by   c i t ,   t h e   po w e r   o ut put ,   l o a d   d e m a n a n d   po w e r   l o s s e s   de n o t e by   P i t ,   P l o a d ,     i t   a n d   P l o s s e s ,   i t   r e s pe c t i v e l y .   T   i s   t h e   t o t a l   i nt e r v a l   i n   a   da y   (24)  a n N G   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   ge n e r a t i o n s .   T h e   M P c o n s i de r s   t h e   gl o b a l   f un c t i o n   o v e r   pe r i o w i t r e s pe c t   t t h e   de f i n e c o n s t ra i nt s   t o   m i ni m i z e   t h e   e n e r gy   c o s t .   T h e   M P C   s c h e m e   i s   i l l us t r a t e i n   t h e   f l o w   c h a r t   s h o w n   i F i gu r e   3.           F i gu r e   3 .   M P C   c o n t r o l   s c h e m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     20   -   2 6   24   4.   S I M U LA TI O N   A N D   R ES U LTS   T h e   i nput   f o r   t hi s   m o de l   i s   s o l a r   r a d i a t i o n   a nd  l o a pr o f i l e .   T h e   M P b a s e E M S   w i l l   o pt i m i z e   t h e   pow e r   di s pa t c h   a c c o r di n g l y   b a s e o n   t h e   i n pu t   pa ra m e t e rs .   T h e   s o l a r   r a di a t i o n   a n d   l o a p r o f i l e   i n pu t   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   a nd  F i g u r e   5.   T h e r e   a r e   n o   s o l a r   po w e r   ge n e r a t i o f r o m   20 t o   4 h .   T h e   l o a f o l l o w s   t y pi c a l   pr o f i l e   fo r   r e m o t e   l o c a t i o n   w i t h   pe a ks   o c c ur s   a t   9 h ,   1 9h  a n d   22 h   w h e r e   t h e   de m a n i s   6 . kW ,   7. kW   a n 7 . kW   r e s pe c t i v e l y .   T h e   b a t t e r y   c o n t r o l l e r   b y   c o n t r o l l e f r o m   0h   t o   12h   a n f r o m   18 h   t o   24 h .   T h e   a c t i v e   pow e r   f r o m   p o l e   m o un t e t r a n s f o r m e r   s e t   t o   0.   S o ,   t h e   b a t t e r y   c o n t r o l l e r   t ra c ks   t h e   c urr e n t   t o   e n s u r e   t h e   a c t i v e   pow e r   f r o m   t h e   g ri i s   a l w a y s   z e r o .   T h e   b a t t e r y   s t o r a ge   s y s t e m   s uppl i e s   po w e r   w h e n   t h e   t o t a l   ge n e ra t i o n   f r o m   m i c r o gri i n s uf f i c i e n t   t o   m e e t   t h e   l o a de m a n d.   T h e   s t o r a ge   w i l l   a b s o r b   e x c e s s   p ow e r   f r o m   t h e   m i c r o gri w h e n   t h e   l o a de m a n d   i s   l o w .   T h e   b a t t e r y   c o n t r o l   i s   n o t   pe r f o r m e f r o m   12 h   t o   18 h .   T h e r e f o r e ,   t h e   b a t t e r y   s t a t e - of - c h a r ge   (S O C)  i s   c o n s t a n t   a n t h e r e   i s   n o   c ha r gi ng  o r   di s c h a rgi ng  pe r f o r m e by   t h e   c o n t r o l l e r.   H ow e ve r ,   w h e n   t h e r e   i s   s h o rt a ge   o f   pow e r ,   t h e   c o nt r o l l e w i l l   d i s c ha r ge   t h e   b a t t e r y   t o   s uppl e m e n t   t h e   de m a n d.   W h e n   t h e r e   i s   s ur p l us   ge n e r a t i o n ,   i t   w i l l   b e   us e t o   c h a r ge   t h e   b a t t e r y .   O n e   of   t h e   h o us e   l o a ds   i s   O F F   fo r   10  s e c o n ds   t o   i n t r o duc e   di s t ur b a n c e   i n t o   t h e   m i c ro gr i d .   T h e r e   i s   a   vo l t a ge   s pi ke   b ut   w a s   qui c kl y   r e c ov e r e by   t h e   M P b a s e E M S .   T h e   s y s t e m   r e c o ve r e w i t h i 30  s e c o n ds .   T h e   m i c r o g r i s y s t e m   o ut put s   i s   s h o w n   i F i gu r e   6 .           F i gu r e   4 .   D a i l y   s o l a r a di a t i o n       F i gu r e   5 .   D a i l y   l o a p r o f i l e                     F i gu r e   6 .   S i m u l a t i o r e s ul t s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E ne r g y   m a nage m e nt   s y s t e m   f or   P V - B a t t e r y   m i c r ogr i d   b as e d   on  m od e l   ( M.   R e y as ud i B as i r   Khan )   25   5.   C O N C LU S I O N   T h e   pr o po s e M P b a s e E M S   s h ow s   r o b us t n e s s   a n r e l i a b i l i t y   i n   h a ndl i n c ha n ge s   i n   l o a ds   a n d   v a r i a b i l i t y   of   r e n e w a b l e   r e s o ur c e s .   M o r e o ve r ,   i t   s h o w c a s e s   f a s t   r e s po n s e   i n   ha n dl i n d i s t u r b a n c e s   i n     t h e   m i c r o g r i d .       A C K N O WL ED G E M EN T   T h i s   s t udy   s uppo r t e by   U n i v e r s i t i   T e n a g a   N a s i o na l ,   U N IIG   2017  g r a nt   (J 5 100506 87) .   T h e   a u t h o w o ul l i ke   t o   t ha n k   U n i v e r s i t i   K ua l a   L um pu f o r   p r o v i di n g   f a c i l i t i e s   a n a dd i t i o n a l   f u n d i n g.       R EF ER EN C ES   [ 1]   A .   H i r s c h,   Y .   P a r a g ,   a nd  J .   G u e r r e r o ,   M i c r o g r i ds :   A   r e v i e w   of   t e c hno l o g i e s ,   ke y   dr i v e r s ,   a nd  o ut s t a nd i ng   i s s ue s ,   R e ne w .   Sus t a i n .   E ne r gy   R e v . ,   v o l .   90 ,   pp.   4 02 4 11,   2 018 .   [ 2]   M .   F .   Z i a ,   E .   E l bo uc hi kh i ,   a nd  M .   B e n bo uz i d,   M i c r o g r i ds   e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m s :   A   c r i t i c a l   r e v i e w   o m e t ho ds ,   s o l ut i o ns ,   a nd   pr o s p e c t s ,   A pp l .   E ne r g y ,   v o l .   222 ,   pp.   1 03 3 105 5,   20 18.   [ 3]   G .   R a z e g hi ,   F .   G u,   R .   N e a l ,   a nd  S .   S a m ue l s e n ,   A   g e ne r i c   m i c r o g r i c o nt r o l l e r :   C o nc e pt ,   t e s t i ng ,   a nd   i ns i g ht s ,   A ppl .   E ne r gy ,   v o l .   22 9,   pp .   660 671 ,   201 8.   [ 4]   J .   B .   A l m a da ,   R .   P .   S .   L e ã o ,   R .   F .   S a m p a i o ,   a nd  G .   C .   B a r r o s o ,   A   c e nt r a l i z e a nd  h e ur i s t i c   a ppr o a c f o r   e ne r gy   m a na g e m e nt   o f   a n   A C   m i c r o g r i d,   R e ne w .   Sus t a i n .   E ne r gy   R e v . ,   v o l .   60 ,   pp .   1396 140 4,   20 16 .   [ 5]   J .   W a ng ,   C .   Z ha o ,   A .   P r a t t ,   a nd  M .   B a g g u,   D e s i g o f   a a dv a nc e e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m   f o r   m i c r og r i c o nt r o l   us i ng   a   s t a t e   m a c hi n e ,   A ppl .   E ne r gy ,   v o l .   2 28,   p p.   24 07 2 4 21,   20 18.   [ 6]   D .   G i a o ur i s   e t   al . ,   A   s y s t e m s   a ppr o a c f o r   m a na g e m e n t   o f   m i c r og r i ds   c o ns i de r i ng   m u l t i p l e   e ne r gy   c a r r i e r s ,   s t o c ha s t i c   l o a d s ,   f o r e c a s t i ng   a nd  d e m a n s i de   r e s po ns e ,   A p pl .   E ne r gy ,   v o l .   2 26 ,   p p.   54 6 55 9,   2 018 .   [ 7]   D .   W a ng ,   J .   Q i u ,   L .   R e e dm a n,   K .   M e ng ,   a nd  L .   L .   L a i ,   T w o - s t a g e   e ne r gy   m a na g e m e nt   f o r   ne t w o r ke m i c r o g r i ds   w i t h   h i g r e ne w a b l e   pe n e t r a t i o n,   A pp l .   E ne r g y ,   v o l .   2 26 ,   pp.   3 9 4 8,   201 8.   [ 8]   I .   G .   S a r do u,   M .   Z a r e ,   a nd  E .   A z a d - F a r s a n i ,   R o bus t   e ne r g y   m a na g e m e nt   o f   a   m i c r og r i w i t pho t o v o l t a i c   i nv e r t e r s   i V A R   c o m pe ns a t i o m o de ,   I n t .   J .   E l e c t r .   P ow e r   E ne r gy   Sy s t . ,   v o l .   98 ,   pp .   118 132 ,   2018 .   [ 9]   M .   T a v a ko l i ,   F .   S ho kr i de h a k i ,   M .   F .   A ko r e de ,   M .   M a r z ba n d,   I .   V e c hi u,   a n E .   P o ur e s m a e i l ,   C V a R - b a s e e ne r gy   m a na g e m e nt   s c he m e   f o r   o pt i m a l   r e s i l i e nc e   a nd  o pe r a t i o na l   c o s t   i c om m e r c i a l   b ui l d i ng   m i c r o g r i ds ,   I n t .   J .   E l e c t r .   P o w e r   E ne r gy   S y s t . ,   v o l .   10 0,   pp .   1 9 ,   201 8.   [ 10]   K .   S .   E l - B i d a i r i ,   H .   D .   N g u y e n,   S .   D .   G .   J a y a s i ng he ,   T .   S .   M a hm o ud,   a nd  I .   P e ne s i s ,   A   hy br i e ne r g y   m a na g e m e nt   a n b a t t e r y   s i z e   o pt i m i z a t i o f o r   s t a nda l o ne   m i c r o g r i ds :   A   c a s e   s t udy   f o r   F l i n de r s   I s l a n d,   A us t r a l i a ,   E ne r gy   C onv e r s .   M anag . ,   v o l .   175 ,   pp .   192 212 ,   2018 .   [ 11]   W .   C .   H .   S c hoo n e nbe r g   a nd  A .   M .   F a r i d ,   A   d y na m i c   m o de l   f o r   t he   e ne r gy   m a na g e m e nt   o f   m i c r og r i d - e na b l e d   pr o duc t i o s y s t e m s ,   J .   C l e an .   P r od . ,   v o l .   164 ,   pp .   816 830 ,   2017 .   [ 12]   B .   S i r e e s h a   a n Y .   N a g a r a j a ,   A E f f i c i e nt   P o w e r   M a na g e m e n t   A l go r i t hm   f o r   a   M i c r o   G r i d,   T E L K O M N I K A   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E ng . ,   v o l .   15 ,   no .   1 ,   pp .   36 4 8,   20 15 .   [ 13]   M .   X i ng ,   L .   J i ,   a n B .   X u,   M u l t i p l e   O bj e c t i v e   O pt i m i z a t i o ns   f o r   E ne r gy   M a na g e m e nt   S y s t e m   unde r   U nc e r t a i n t i e s ,   T E L K O M N I K A   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E ng . ,   v o l .   11 ,   no .   12 ,   pp .   7 044 7051 ,   201 3.   [ 14]   F .   Z .   H a r m o uc h,   N .   K r a m i ,   a nd   N .   H m i na ,   A   m ul t i a g e n t   ba s e d   de c e nt r a l i z e d   e n e r g y   m a na g e m e nt   s y s t e m   f o r   po w e r   e xc ha ng e   m i ni m i z a t i o i m i c r o g r i c l u s t e r ,   Su s t a i n .   C i t i e s   Soc . ,   v o l .   4 0,   pp .   416 427 ,   201 8.   [ 15]   M .   R .   B .   K h a n ,   R .   J i d i n ,   a nd  J .   P a s u pul e t i ,   M ul t i - a g e n t   ba s e d i s t r i bu t e c o nt r o l   a r c hi t e c t u r e   f o r   m i c r o g r i e ne r g y   m a na g e m e nt   a nd   o pt i m i z a t i o n,   E ne r gy   C o nv e r s .   M a nag . ,   v o l .   112 ,   pp .   288 307 ,   2016 .   [ 16]   M .   K ha n ,   R .   J i di n,   J .   P a s upu l e t i ,   a nd  S .   A .   S ha a y a ,   M i c r o - h y dr o po w e r   po t e n t i a l   a s s e s s m e n t   a n d   g e ne r a t i o v o l a t i l i t y   due   t o   s e a s o na l   c l i m a t e ,   i P ow e r   and  E ne r gy   ( P E C on) ,   2014  I E E E   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on ,   20 14,   pp.   37 1 37 6.   [ 17]   M .   R .   B .   K ha n,   R .   J i d i n ,   a nd  J .   P a s u pul e t i ,   E n e r g y   a udi t   d a t a   f o r   a   r e s o r t   i s l a nd  i t he   S o ut C h i n a   S e a ,   D a t B r . v o l .   6,   pp .   489 491 ,   201 6.   [ 18]   A .   A n v a r i - M o g ha dda m ,   A .   R a h i m i - K i a n ,   M .   S .   M i r i a n,   a nd  J .   M .   G u e r r e r o ,   A   m ul t i - a g e nt   b a s e e n e r gy   m a na g e m e nt   s o l ut i o f o r   i nt e g r a t e bu i l d i ng s   a nd   m i c r o g r i d   s y s t e m ,   A pp l .   E ne r g y ,   v o l .   203 ,   pp .   4 1 56 ,   201 7.   [ 19]   M .   W .   K h a n ,   J .   W a ng ,   L .   X i o ng ,   a nd  M .   M a ,   M o de l l i ng   a nd  o pt i m a l   m a na g e m e n t   o f   di s t r i bu t e m i c r o g r i us i ng   m ul t i - a g e nt   s y s t e m s ,   Su s t a i n .   C i t i e s   Soc . ,   v o l .   41 ,   pp .   1 54 1 69 ,   20 18.   [ 20]   F .   H .   A g hda m ,   J .   S a l e h i ,   a nd  S .   G h a e m i ,   C o nt i ng e nc y   ba s e e ne r g y   m a na g e m e nt   o f   m ul t i - m i c r o g r i ba s e d   di s t r i bu t i o ne t w o r k,   Sus t a i n .   C i t i e s   Soc . ,   v o l .   41 ,   pp.   2 65 2 74,   2 0 18.   [ 21]   L .   D .   T .   R a j u ,   L e o ,   A nt o n y   A m a l r a j   M o r a i s ,   R a m y a a   R a t hna k u m a r ,   P   S o und a r y a a ,   M i c r o - g r i G r i O u t a g e   M a n a g e m e nt   u s i ng   M u l t i   A g e nt   S y s t e m s ,   E ne r gy   P r oc e di a ,   v o l .   1 17,   pp .   112 119 ,   201 7.   [ 22]   B .   M .   R a dh a kr i s hna a nd  D .   S r i ni v a s a n ,   A   m ul t i - a g e n t   ba s e d i s t r i b ut e e n e r g y   m a na g e m e nt   s c he m e   f o r   s m a r t   g r i a pp l i c a t i o ns ,   E ne r gy ,   v o l .   10 3,   p p.   19 2 20 4,   20 16.   [ 23]   R .   G o di na ,   E .   M .   G .   R o dr i g ue s ,   E .   P o ur e s m a e i l ,   a n J .   P .   S .   C a t a l ã o ,   O pt i m a l   r e s i de n t i a l   m o de l   p r e d i c t i v e   c o nt r o l   e ne r g y   m a na g e m e nt   pe r f o r m a nc e   w i t h   P V   m i c r o g e ne r a t i o n,   C om p ut .   O pe r .   R e s . ,   v o l .   96 ,   p p.   14 3 15 6,   20 18 .   [ 24]   Y .   Z h a ng ,   L .   F u ,   W .   Z hu ,   X .   B a o ,   a nd   C .   L i u,   R o bus t   M o de l   P r e d i c t i v e   C o nt r o l   f o r   O p t i m a l   E ne r gy   M a na g e m e n t   o f   I s l a nd  M i c r o g r i ds   w i t U nc e r t a i nt i e s ,   E ne r g y ,   2 018 .   [ 25]   A .   A br e u,   R .   B o ur da i s ,   a nd  H .   G u é g ue n,   H i e r a r c hi c a l   M o de l   P r e d i c t i v e   C o nt r o l   f o r   B ui l di ng   E ne r g y   M a na g e m e n t   o f   H y br i S y s t e m s ,   I F A C - P ape r s O nL i ne ,   v o l .   51 ,   no .   1 6,   pp .   23 5 240,   2 018 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   1 J ul y   201 9   :     20   -   2 6   26   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S           M o ha m m e R e y a s udi B a s i r   K h a i s   a   r e s e a r c he r ,   s e ni o r   l e c t u r e r   a nd  po s t g r a d ua t e   c o o r di na t o r   a t   U ni v e r s i t y   of   K ua l a   L um pur ,   M a l a y s i a .   C ur r e nt l y ,   he   i s   w o r ki n g   o m i c r og r i d   c o nt r o l s   a nd   e ne r g y   m a na g e m e nt   s y s t e m s .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t   i nc l ude s   H y br i d   R e ne w a b l e   E ne r gy   S y s t e m ,   M i c r o g r i S y s t e m ,   B u i l di ng   A ut o m a t i o S y s t e m ,   A ut o no m o us   T e c hno l o g i e s   a nd  E ne r gy   M o ni t o r i ng   a nd  H a r v e s t i ng   D e v i c e s .   H e   g r a du a t e w i t h   a   B .   E ng   a nd  P hD   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l   ( U N I T E N )   i 2011  a nd  20 16  r e s p e c t i v e l y .     H e   ha s   y e a r s   o f   r e s e a r c h ,   t e a c h i ng   a nd  a dm i n i s t r a t i o e xpe r i e nc e s .   H e   i s   a   C ha r t e r e E ng i ne e r   w i t E ng i ne e r i ng   C o unc i l   a nd  a   m e m be r   o f   I ns t i t ut i o o f   E ng i ne e r i ng   a nd  T e c hno l o gy   ( I E T ) ,   U K .   H e   i s   a l s o   a   m e m be r   o f   I ns t i t u t e   o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r s   ( I E E E ) ,   B o a r ds   o f   E ng i ne e r s   M a l a y s i a   ( B E M )   a nd  I ns t i t u t i o o f   E ng i ne e r s   M a l a y s i a   ( I E M ) .     H e   ha s   pub l i s h e a nd  p r e s e n t e i 25  i nt e r n a t i o na l   j o ur na l   a nd   c o nf e r e nc e s .   H e   w a s   a   t e c hn i c a l   c om m i t t e e   m e m be r   f o r   t w o   i n t e r na t i o na l   c o nf e r e nc e s .             A s s oc i a t e   P r o f e s s o r   D r .   J a g a d e e s P a s upu l e t i   i s   t he   R e s e a r c &   P o s t g r a dua t e   C o o r di n a t o r   i E l e c t r i c a l   P o w e r   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   T e na g a   N a s i o na l ,   M a l a y s i a ,   pr i o r   t o   t ha t   he   w a s   H e a o f   C e nt r e   f o r   P o w e r   S y s t e m   R e s e a r c h.   H e   i s   a   S e n i o r   M e m be r   o f   I E E E   ( U S A ) ,   M e m be r   o f   I E T   ( U K ) ,   C ha r t e r e E ng i n e e r   ( U K ) ,   P r o f e s s i o na l   R e v i e w   I nt e r v i e w e r   f o r   C E ng   ( U K ) ,   M e m be r   o f   E I   ( U K ) ,   M e m b e r   o f   B E M   ( M a l a y s i a )   a nd  M e m be r   o f   I S T E   ( I ndi a ) .   H e   ha s   31  y e a r s   o f   t e a c hi ng ,   r e s e a r c a nd  a dm i ni s t r a t i v e   e x pe r i e nc e .   H e   h a s   t a ug ht   m a ny   s ubj e c t s   i E l e c t r i c a l   &   E l e c t r o n i c s   E ng i n e e r i ng   bo t h   a t   u nde r g r a du a t e   a nd   po s t g r a d ua t e   l e v e l .   H e   h a s   a l s o   s up e r v i s e d   20  M a s t e r s   a nd   P hD   s t u de n t s .   H e   ha s   p r e s e n t e d   a n p ubl i s he d   80  p a pe r s   i I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e s   a nd  I nt e r na t i o na l   J o ur n a l s .   H e   w a s   a I nt e r na t i o na l   P r o g r a m   c o m m i t t e e   m e m be r ,   s e s s i o c ha i r   a n r e v i e w e r   o f   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e s   o P o w e r   a nd  E ne r gy   S y s t e m s .   H e   w a s   a l s o   k e y n o t e   s pe a ke r   i N a t i o na l   a nd   I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e s .   H e   w a s   i nv o l v e i 3 R e s e a r c a nd  C o ns ul t a nc y   pr o j e c t s   f unde a r o und  m i l l i o i R e ne w a b l e   E ne r gy   a nd  E ne r gy   E f f i c i e nc y .           J a bb a r   A l - F a t t a i s   a   f a c ul t y   m e m be r   i n   U ni v e r s i t i   T u H u s s e i O nn  M a l a y s i a   ( U T H M ) .     H e   g r a du a t e f r o m   U ni v e r s i t y   o f   L e e ds   a n r e c e i v e hi s   B . E ng .   ( H o ns )   i 20 05 ,   M .   E ng   f r o m   U ni v e r s i t i   M a l a y a   ( 2010 )   a nd  h i s   P h . D .   i e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   ( 2 017)   f r o m   U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l .   D ur i ng   t he   y e a r s   20 06    2 010 ,   h e   w o r k e a s   a e ng i n e e r   i nv o l v e s   s i t e   i ns t a l l a t i o n,   m a i n t e n a nc e ,   a nd   c o nv e r t e r   s y s t e m s .   H i s   m a i i n t e r e s t s   i nc l u de po w e r   e l e c t r o ni c s   a n r e ne w a b l e   e n e r g y   s y s t e m s .           M e h r da T a hm a s e b i   i s   a A s s i s t a n t   P r o f e s s o r   i t he   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   of   E n g i ne e r i ng ,   I s l a m i c   A z a U ni v e r s i t y   ( I l a m   P r o v i nc e ) .   H e   r e c e i v e h i s   B a c he l o r   d e g r e e   i E l e c t r i c a l   P o w e r   E ng i ne e r i ng   f r o m   I s l a m i c   A z a U n i v e r s i t y   ( S o ut T e h r a n   B r a nc h) ,   T e h r a n,   I r a i 2 002  a nd ,   t h e   M a s t e r   d e g r e e   i P o w e r   E ng i ne e r i ng   &   E l e c t r i c a l   E ne r g y   M a na g e m e n t   f r o m   A m i r K a bi r   U n i v e r s i t y   of   T e c hn o l ogy   ( T e hr a P o l y t e c hni c ) ,   I r a n,   i 2010 .   H e   r e c e i v e P h. D .   de g r e e   i E l e c t r i c a l   P o w e r   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l   M a l a y s i a   i 2 015 .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l u de   po w e r   t r a ns f o r m e r s ,   de m a nd  s i de   m a na g e m e nt ,   m i c r o g r i ds ,   r e ne w a bl e   e ne r gy ,   e l e c t r i c i t y   m a r ke t s   a nd   e n e r g y   po l i c y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.