In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  107~ 1 1 8   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 1 07- 11 8           107     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  Renewable energies evaluati on and linking to sm art grid       B e no ua z Idri ss Ya s si ne 1 ,   A l l aou a B o u m ed i e n e Lab o rato ry  o f   An aly s i s Co n t ro l   and   Op tim i zation   of Elect ro-E n e r g e t i c   S ys te m s ,   T a h r M o ha mmed Univers ity, A lgeri a   S m art   Grids and   renew a bl e ene r gi es Labo r ato r y, T ahri  M oh am med   U nive rs ity ,   A lg e r ia     Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Jul 8,  2019  Re vise d A ug  4 , 2019   Ac ce p t ed  Oc t  2 2 ,  2 019      To   t ackl e   t h e   w id esp r ead  c h a l l eng e en coun tered   d u ri ng   t he  m ana gem e nt   o f   po wer  f l ow   i n   el e c t r ical   n et works,   t h e   i nteg rati on   o f   sm art  gri (S.G is  pro p o s ed  a s   a   v i ab le  s o l uti on  t o   a d d ress   t h e   e n v i r on mental   a nd  eco no mi concerns.  In  o r d er  t enhance  overal l   f unction a lity  o f   the  el ec tr i c   p ow e r   d e live ry   s y s te m,   o pe ra tio n   o th e   sma r g r id   i go ve rn e d   b da t a-d r iven   alg o rithms   w here  v ario us  s en so rs  a n d   s m a rt  m eters  are  us ed  t c ol lect   t h i dat a .   O n   o th er  h an d,   t h e   f lu c t ua t i n g   c ost   of   f o s sil  f u els   and   i ts  n eg ativ e   im p act  o n   th envi ron n em ent   h a s   incen ti v i ze d   th exp l oi tatio o r e ne w a b l e   energ i es  i t h sm art   grid.  In   t he   p resen t   p ap er,  a   hy brid   P ho t ov o l ta i c /Wi nd  (PV/Wi nd i s   s u g g e ste d   t su pp ly   a   s m a rt  g r i d.  T h e   o bje c t iv e   o f   t h i s   stud is  to  a sses  t he  f easibi lity  o s m ar t   gri d   s uppl i e s o l e ly  b ren ew abl e   e nergy   so urces Co ncep t u al   s t a nd in gs  o f   this  n ew ly   s u g g e st ed  m o d el   a re   v ali d ated   by   s i m u l ati ons. K eyw ord s :   Hy b r id   pho tovo l t a i c / W i n d   f a rm   Sm a r t   g r id  Re new a b l e   ene r gies   S e nsor Sm a r t   meters   Town servers   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h CC  B Y -S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   Be no uaz  Idriss  Y a s sine,   Depa rtem ent o f   E lectr i c a l E n egi n iri ng,   Tahri  Mo ha mm ed  U niversi t y,   B P  417,  08000 Bechar,   Algeria.  Em ail:  ener gy. ben o u az @ g ma il . c om       1.   I N TR OD U C TI O N   The   term   sma r gri d   de fi n e a   se lf- h e a l i n g   ne tw or us in sens ors,   t w o -w ays  com m unica t i ons,  com p u t a t i o na abi l ity,   con t r o a n dyna m i o p timiz a t i o tec hni q ues  t h at  u se  r ea l-t i m e   m ea sur e ment to   mi n i mi ze   n et wo rk   l o s se s,  m a i nt ai vol t a g e   l ev el s,  i n c rea s e   re l i a b i l i t a n impr o v e   ass e ma na ge me nt  [ 1] F u r t he rm o r e,   t he  w or l d w i de   e ner g infrastr u c t ur de pe n d hea v i l o n   b u r ni ng   f o s s i l   fu els.   G i v en   t ha t   t h o s resour ces  a r e   n o n -re new a b l e   and  are   cons ide r ed  t be  t h e   m ain  s ource   o p o l l u t i on,   e xte n s i ve  r ese a rc i s   con d u cte d   t loo k   f or  n ew  c l e an  s o u r ces  o ene r g y   a n d   t impr o v t h e   al re a d y   exi s ti n g   ren e wa b l en e r gy  source ( R ES s)  [ 2].   In  c om p a riso w i th  t h e   r em ainin g   R ES s,   t he   W i nd   a nd   P sou r ce a r i m pl e m e n ted  fre que n tly  a a n   a u x il iary  s ys t e to  t he   m a i co n v e n tio na l   prod uc t i o n   r esource [ 3 ].  F urtherm o re,   t h e   e x ce ss   of  e ne rgy  h a rv este fr om  t he   R ES i s   s t o red  for   use   in  c ase   of  loa d   s h e dd i ng  to   gua r a ntee   t he  c ont i n u i t y     of  s e r v i ce  [4].   Th con t i n uous  g ro w t of   r esid e n ti al   a nd  i n du st ri al   a nd   c o n s u me r s   i nc rea s e s   t h e   bur den s   o n   t h e   t r a d i t i o n a l   el ect ri cal   p o w er  g rid   a n d   cre a t e n e i s su es  l ik c o n t i n u o us  b la c k o u t a nd  i n cr easi ng  c a rbo n   em issi on [ 5 ].  T w o -w a y   c om m uni c a t i on  str a teg y   a l o ng   w i t h   u s of  s e n s o r s   a n d  s m a r t   m e t e r s   i n   t h e  S . G   i s   apo t e d   f or   t s o l v the s i ssu es  a n d   t a dd  inte lli ge nce   a n d   au t o m a t i o n   t o  t h e  w a y  o p e r a t i o n s  a r e  c a r r i e d  o u t   in  S . G The   main  i nte r est  in  t his  pa pe is  t o   asses  the  use   hy b ri P V /Wi nd  fa rm   a a   sol e   s up ply  of  a   s m a rt   gri d di f f er ent  pow er  de m a n d   ca se s ar e   consid e r e d   t o sim u l a te  f or  a   r ea l   beha vi our  o an  e l e ctr i ca l   ne tw ork.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   107  –  11 10 8 2.   HYBRID RENEWABLE   E N E RGY  PV/W IND  2. 1.     S o lar   en er gy  The  so lar   ene r gy  is  h ar ves t e d   u s i n g   C o n c e n tra t ed  S o l ar   P a n el ( CS P )   o P hot ov o l ta i c   ( P V )   pa nels .   U s in the   P V   p ane l the  s o la r   r a di a t i o is  c on ver t e d   t e l e c t r i c   e n er gy  [ 6 ,   7] .   I n   o r d er   t tie   a ar r a of  s o l a r   pa ne ls  t the   ut i lit gr i d   w i t h   t he   r e q u i r e d   fr e que ncy  a n v o lt a g l e vel ,   t he  p r o d u ce e n e r gy  fr om   t he   P p a n e l s   i s   co n v e rt ed   f ro d i rec t   c u r re n t   ( D C to   a lt e r n a ti f   cu r r e n t   ( A C)   f or usi n a n   i n v er t e r .   T h e   e nt i r e   sys t em   i il lu s t r a t e i n   F igur [8] .            F i gur 1.   G r i con n e c tio to  p h o t o v o l t a i system       2. 2.     Wind   e n e r g y   Tha nks   t o   t h e   e x te n s i v r e s e a r ch  c o n duc te on   t he   w i n d   ener gy  s yst e m,  e n e rgy   c o nv e r s i on  e f ficie n c y   h a s   r aised  s i g n i fic a n tl an th e r efore  sev e ral  win d   f a r m ha be en  i mp lem e nte d   a nd  t i e d   t t h ne t w or ks  w he r e   w in po te nt i a is  h i gh.   T he abu da nce of  w i n d i n   s o m e   l oc ati o ns has hel p e to pr o vi de  a lmos co nt i nuo us  s ou rce   of   e l e ct r i ci ty .   Whi l e   w in d   fa rms  do   n o t   n eed   bat t e r i e for   bac kup  st or age   of   e l e c t r i c i t y ,   sm all  w i nd  s y stem does  ne ed  b a c k u p   b a tte r i es  [ 9] .   K i ne ti c   E n er g y   ( K E )   of  t he   w i nd  is  c o nver t e d   i nt m e c h ani c a l   e n e r gy  b y   m ea ns   o f   bla d e s   o f   th w i n d   t ur b i ne ,   the n   ge ne r a t o r   is  c o n n ect e d   t th e   w i n d   t u r bi ne   to c o n v erts m ec han i ca l   ener g y  to e l e c t rica l   ene r g y  [10]  as  show in  F igur e   2.           F i gur e   2.   W i n d   pow e r   c onver s io t o   e lec t r i ci t y   i w i n d   t ur bi n     3.   HYBRID S YST E M M O DELING  3. 1.       P h o t ovol t a ic  g en e r at or   m od el  G i ve tha t   t he per f o r m a n ce   o p h o t o v o l taic sys t e ms  i af fe c t e d   b y   i r r a dia n ce  le ve ls  a nd  te mpe r at ur e ,   m a ny s i m p lif ie s i m u l a ti on  mode ls  h as   b e e n  c once i ve d t o  i m p r ove  t h e   p erf o rma n ce   P sy st ems.  A n   e x a m p l of   t he  s o l ar   c ell   cir c u i mode l   is  s h o w n   i F i g u r e   3 .           F i gur e   3.   S ol a r   c ell  w i t h   s i n g l e - di ode  a n d   s er i e r e si sta n c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Re ne wa b l e  e n e r g i e s  ev alu a t i o n an d l i nk i ng  t o  sm art gr i d  (Be n o u a Idriss  Yass i n e )   10 9 Th is  p h o t o v o l t a ic  p ane l  c an  b e m odeled  u s in t h e   fo ll ow i n equa ti on s:    e T rK A N s K V oc q I scr I rr 1   (1)   e T aK T rK A K q E g T rK T aK I rr I d 1 1 3   (2)     100 S T rK T aK K i I scr I pv   (3)  1 0 0 0 R s I V T aK K A N s q e I d N p I pv N p I   (4)    3.2.    Win d   tu r b in e   mod e l   The   wi nd  tur b i n e   sys t em ar also  a f f ec ted  by  the  we at her .   W in d   t ur b i ne are   usu a l l c o n n ec ted  in   para l l e l .   A n   e qui va len t  c ircu i t   of  w in d   turb i n e   is r epre se nte d   a s   s how n i n  F igure  4 [1 1].           F i gure  4.  E qui va l e n t   c irc u it o f  w in d turb i n e       Th is  w in d tur b ine pa ne l c a n b e  m odeled  u s i n g the   fo ll ow in g   equa tio ns:     ] 0 [ 3 2 1 0 Au P   (5)  2 * * * * 5 . 0 * * ) ( Vr A CP a g w t P (7)      4.   SM A R T   GRID DES CRIPTION  The   sm ar t   s y st em   i c o mb i n at i on  o f   f o u ma i n   p a r ts:  Sm ar t   Hou s e  S y s t e m   ( S . H ) ,  S m a r t   M e t e r   (S .M),   T ow S e rver   ( T.S )   a nd  Ma in  S erve (M.S ).   T he  c ol l a bora t i ve  a nd  pro p er  ope rati o n   o t h e s e   s y ste m w ill  hel p  o p tim ize   the  c ons umpt i on o f   e ner g y   and  miti ga te t he  p oll u ti on   4.1.   S mar t  h ou se  s ystem  A   sm a r home   is  a a p p l ic a t i o o f   u b i q u i t o u s   c om pu t i n g   i w h ic h   t he  h om e n v i ro nme n t   i s   mo n ito re d   by   a mb i e nt   i nt e l l i ge n c e   t o   p rovi de   c o n t e xt -awa re  s erv ices  a n d   f ac i lita te  r e m ot hom con t ro l   [12] It  i e q u i p p e d   w it a ll  sma r a ppl ianc es.  Th i n sta l lat i on  o f   t he  s m a r t   c a r ds  i ne e d e d   t m a ke   t he  d e v ice s   sma r t.  T hese  c a r ds  a re   c onsis tin of   w ireless  cards,  s ensor s m ic r o   c o n t r o l le r s   a n d   d i g i ta l   m e t e r s .   U s in g   t h e s e   sma r a pplia nc es,  the  c o mm u n ica t io be t w e e the   dev i c e s   a n d   t h e   S .M  w ill  no  lo nge need  a   s m a r t   s oc ket   [1 3,  14].   The  pow er  c o n sum p ti on  is  s en se b y   t he   s e n so r   de vi c e ,   i als o   d e c i de  t he   s t a tu of  c urr e nt The  con s um ed  p o w er   a nd  it pr i c a r show n   by  a   d i gi ta m e ter.   T he  po w e flow   i c o n t ro l l ed  by  t h m i cro  con t ro l l er  d e v i ce.   T he   p ow er   r e quir e d   for   a p p l ianc e   is  a l s kno w n   t th m i cro  c o ntr o ll e r ,   t h i s   i nf o r ma ti o n   w ill  be   s e n d   to   a   S . M   t hrou g h   a   w i r eless  ca rd.  Sma r car and   s ma rt  m et er  a re  c on nect ed  w it wirele ss  c ar d   by w i re les s  co m munic a tio [15].       4.2.   S mar t  Mete r   The  bas i c pur pose s   o S . syste m s a r [16]:           2 0 2 1 u u m P w   (6)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    107    11 11 0 4.2. 1.   Power   man a g e ment a nd  mea suring    The   i n p u t   from   t he   s m a r t   g r i d / p o w e sta t io is  t ake n   b t h e   S . M   t ha has  inf o rm ation   o f   t ota l   pow e r   am oun t   re q u ir ed  b the   sm ar t   ap pl ica t i o [ 1 7] If  t he  p r o vide d   p o w e r   fr om  t he   s m a r t   g ri d/ pow er  s t a tio is   in su ffic i en i t   w ill  try  to   f u l f i l   r e qu irem ent   by   e x t r act i ng  po we f r o m   r eg e n erat iv e   source   ( R . S),  a n d   i f   R .Ss  are   not  a b l t o   s at isfy  p ow e r   r equ i re me nt  the the   T. S   w ill   r e c eive  a   s i gna fr om  S . M   t pr ov i d e   d i ffere n ce  of  requ ire d   pow e r   a nd  a v a ila b l e   pow e r I f   t he  pow er  r eq uire is  l e ss  t ha the   pow er   p ro v i de b y   T . S ,   it   b roa d   c a s t  a  m e s s a g e  t o   T . S   t h a t  T . S  p r o v i d e d   p o w e r  i s   m o r e  t h a n   r e q u i r so   T .S  c a n   r ed u c p o w er  w h i ch   i mo re   tha n  r equ i re  p o w er  by S .   H  [18]   4.2. 2.  Un i t m e asuremen t a n d   pri c e    The   p o w e r c onsum p tio un it i s  m ea sured  by the  S . M ,  this o p era t i o n   w ill b e  done  i n t h ree   leve ls     P o w e r un its pr o v i ded  b y  serv i c e  pr ovi de r to  e stim ate  t h e   pr ic e.     P o w e r un its e xtr acte d   f rom   R.S .      The  u t i l i zat i on  of  t h e  p ow e r  uni ts ex t ra cte d   from   R.S   by  se rvic e   pr ov i d er  t o run  an ot her  S. H.   S. M w i l l   c a l c u la te the  p r i ce  up   to  t im e us in g a b o v e m e nt i o n e d r eadi ngs.  It w il l be  v i s i b le  t cu st ome r  [19].    4.2. 3.  Commu nication   I n   o rde r   t se nd   a n d   r ece i v e   t h m e ssa ge  s ig n a l,  T .S   h as  t o   c o m m u ni c a t w ith   S . M This  i do n e   us i n P u b l ic  s w i tc hed  te l e p h one  n e t w o rk  ( P S TN ).   P S T N   tec h nol o g y   u sa ges  rem ove  t he   h i gh  p o w e radi a t i o n   prese n t   i n   S .M   c om munic a t i o [20,  2 1].   T.S   w ill   r e cei ve  t he  p ri ce   a nd  un i t numbe from   the   S . so  t he   c u s t o m e r  c a n  f i n a l l y  p a y  t h e  s e r v i c e  p r o v i d e r .   A l l   T . S s  a r e  c o n nec t e d   t M.S   usin P S TN.   While   f or   pow e r   transm i s s i on,  S . M   i also c o n n e cted  t T.S   via  power  l i n e .     4.3.    Town  ser ver     In a  s m a r t  grid  the  to w n   s er ve i s  t he bas ic unit   of  managem ent , it   is  a com pl ete s e r v er   w hich i s able  t o  t a k e   d e c i s i o n   f o r  i t s  u s e r s .   T h e   T . S   h a s   t o  b e   c o n n e c t e d   t o   a n   M . S   t se nd   t he   c a l c u l a te pow er  u n its   u t o   t h at   t i m ea ch  h ou r,  w h i c h   m e a n s   t h a all   d a t a   w il l   b e   s a v ed   a t   t he  M . S   w hile  T .S   k ee ps  o n l the   c u rrent   mont h   da ta  f or  e ffic i e n t   w o r k i n g.   T he   m ea n   pur pose   o f   s en di n g   d a t a   e a c h   h o u is  t r e m o ve  t he   pos sib i l i t y   o f   over  bur de ni ng   o ba n d w i dth  and   als o   t re d u ce  the   ba n d w i dth  t o   c ons ide r abl y   l ow   l e v e l   t ha prev i ous   s m a rt  syste m .   In  case   tha t   t he  M . S   goes  to  l in d o w n   s tate,   T. sw i t c au t o ma ti c a l ly  t adm i n i s t rat i v e   m od e   an d   beha ve li ke  m ain  serve r   f or  itse l an kee p s   data   u n t i l   M . S   a g a i g o es  t l i n k u p   s ta t e w h ic is  w hy  t h T.S   is  opera t e by   m ult i t a s kin g   r eal  t ime   o p er at ing  sys t em   a n d   r eal  t i m e   s o f t w a r e .   I n  t h e  s m a r t  s y s t e m   T . S s  a r e   con n ec ted  to  e ach  o t h er  v ia  P S T N's  an via   power  l i n es  i ca b e   s e e n  i n   F i g u r e  6 .   T h e s e   b o t h  l i n k s  a r e   impor ta nt  f or  t he  m a n a g em en betw ee T. S s The  dra w   b a c k o f   p r ev i o u s   s ys t e an lat e st  n e e d are   t h one   st r o nge st  r ea so w h ic ap pea l t o   u se  P S T N   is  t he ore t i c a l l y   u n l i m i t e d   ban d w i d th   a v a i l a b i li ty   [ 18 ].  S h a n non  the o re gi ve ban d w i d t h eq u a t i o n  a s gi ven  be l o w   [2 2]:       PIN I BW b ps 2 log   (8)    A nd b it pe r sec o n d  is g i ven  by   e qua ti on :     N s R s b ps 2 log   (9)    I n itia l l y, t h e   S .M  s e n a   m e ssage   c o n ta i n i n the   am o u n t   o f pow e r   nee d e d  by   i t S . H,  t hes e   m essage s   w ill  be  r ece i v e d   b y   T. from   a ll  of  its   S . M s,  s T.S   w i l l   b in for m e d   w hen   the   p o w e r e qu ired   f or  a S . H   dec r ea se   o inc r ea se  i nsta nt l y Whe n e v er   a S . send  m e ssage   t o   T . S   t o   r e duce   its  p o w er  a nd  o t her   one   t incre a se  i ts,  T.S   w ill  r e duce   the   pow er  s ug g e ste d   f r o th fi r s o n e   a n s e nd it  t o   t he   s econ d   d e p e n d i ng   o n   its  r e q ui r e m e n t In  c ase  t h at   t he   pow er  s u gge ste d   f rom   t h firs t   on e   i s   i n s uf fi ci e n fo t h re qui re me n t   o s e c o n d ,  T . S  w i l l   c h e c k   o t h e r   S . H s  t h o s e  c a n  p r o v i d e  p o w e r  t o   c o m p e n sa te   p ow e r   d e f ic i e ncy.  W he n   the r ar e   no  S . H s   can  p r ovi de  pow e r   o the  pow e r   r e g ener a t ed  i l e ss  t he n   i br oa dc as m e ssag e   s i gna to  i t s   n ea rest  T . S   t o  p r o v i d e   p o w e r   i t   c a n   b e   s e e n  i n   F i g u r e  5 .   I f  t h e  n e a r e s t   t ow ser v er  c a n   dona t e   pow er  f r o it grid it  w ill  b o rr ow   f r o m   nex t   T .S   f or  t he  f irst  o ne I f   t here   i pro b le m   a t   M .S   o any  few   T. S s ,   t h e   o t he T . S s   w ill   w o rk  p roper l it c a be se e n  i n F i gure  6.  Th is  i a n   a dv a n t a ge  o sm ar t   s y s t em   o ve any   ot he sys t em s.  T . may   o r   m a y   not   b e   con n ect ed  direc t l y  t o sma r gri d  or  c o n v e nt iona l   pow er  sta tio n or b oth ,   t h i s   c onn ec ti on   i don e   a s   s imp l as   c o n n ect i n g   a   ma in ce n t r al c ompu ter   of  s ma rt grid t o   t he  sm a rt gr i d.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Rene w a b l e ene r g i es eval u at io n an l i n k i n g   t o   sm art  gr id ( B e nou az I d riss  Yass ine )   11 1 4. 4.   M ain   s e r ver   F r om  t he  p r e v i ous  s e c t i on i t   c a n   b e   e a s i l s e e n   t ha the   M. S   i the  br ai o f   t he   s m a r t   g r i sy stem .   I t   ke ep   c os t u me re cords,   b il ls,  to pol o g y   o f   d i v isi o o f   a ll   t h e   p ow er   o f   sm a r gr i d s / p o w e r   st a t i o ns  f or   r eleva n t   sma r t   t o w n s,   e t c As  m e n ti one d   b e fo re,  M . i s   c onn e c t e to   a ll   T . Ss   v ia   P ST N   i t   ca n   b e   s een   i n   Fig u r e   6 .     M. can  s t a rt   o r   sto p   a ll  th e   fu nct i ona lit y   of  a   p a r tic ula r   T .S /S . H   i a ny  se ve r e   c a s e   by  s o me   t ype  o f   c o mm ands  a nd   p assw or d s   e v e i f   i is  o per a ted  b y   d e f er ent  hea d   o f f i c e s   of  s e r v i ce   p r o vi der   w o r k i n unde r   si ng le  u mbr e l l a .   A the   e n o f   t he  m on th  a   c om ple t s u mm ar is  ge ner a te an r e c o r d ed   b y   the   M. S   fo r   ea ch  T. S   a nd  ea ch  S . H .   I t   i n f or m s   t he   c us t o m e r   a b o u a l l   the i r   pow er   c ons u m pti o an th eir   b i l l us in g   the i r   sel ected   m ed i a  (email ,  sms b y  p o s t ,  et c .)  [ 1 6 ]           F i gur 5.   F low   c h ar of   s m a r t   s ys tem           F i gur e   6.   T op o l og of  s m a r t   s yste m;  u p p e r   p a r show w a of   c o n ne ct ion  betw ee TS   a nd  als o   w it MS   w h i l low e r   pa r t   s how the   w a of  c o n n ec t i on  o f   S to  T S   t hr o u g h   lo cal  P N ST.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   107  –  11 11 2 5.   S I MULAT I ON R E S UL TS  AND   D I S CU SSION   I n   t hi pa per ,   a   h ybr i d   P V / Wi n d   f ar m   i s   e x p l o i t e d   t sup p l a   s m a r t   g r i sy st e m .   I n   a d d it i on,   ba tte r i es  a r e   u sed  t o   s t o c k   t he   e xc es of  e ne r g y.   T he   b loc k   d ia gr am   o t h pr op ose d   s ystem   is  s h o w i n     Fi g u re  7 .           F i gur e   7.   B l o c k   d ia gr a m   o th pr op osed  s ys tem .       5 . 1 .   T h e   h y b rid PV/ Win d f a r pro p o s ed t o   supply   o u r s m a r g r id  5. 1. 1.     PV  f ar A s   i ll us tr ate d   i F i gur e   8,   i t   ca be  s een  t hat :     F r o m   t =0 s   to   t =2 s,  kno wi n g   t h a t h e   radi a t i o n   was   10 00  W/m2 ,   t h e   P V   v ol tage   i i n cr ea si ng   t o   r e ach  2 kV ,   the  cour a n t   is  a lm ost  co n s ta nt  i 3 00  A   and  the   p o w e r   is  i n c r ea si ng  unt i l   8 . 5   M W.     F r om  t = 2 t o   t =4 s,   t he   w eat he r   has  c h a n g e a n t h e   r a dia t i on  ha de c r e a sed  to  8 5 0   W /m 2,   t he  P V   vo l t age   is  s t i l l   i ncr e as in to  r eac 32   k V   b u t   t he   c o u r a n t   h as  de cr e a se t o   2 4 6   A   a nd  b e ca me   c ons ta n t The   p o w e r   has  dec r ea se i n   t h e   b egi n nin g   t o   M W   a nd  inc r ea se  a gai n   t r eac 7. M W .     F r o m  t=4 t o   t =6 s,  t h e  r ad iatio n   h a g o n e  (at n ight )   so  th e   P fa rm   h as  s toppe d   t h pow e r   g e n er a tion.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Rene w a b l e ene r g i es eval u at io n an l i n k i n g   t o   sm art  gr id ( B e nou az I d riss  Yass ine )   11 3   (a)   ( b (c)     F i gur e   8.   T he  p h o t o v o l t a i fa r m   s im ulat io r e sul t s :   ( a)   V oltage   p r o d u ce d,   ( b)   C ur r e nt  p r o duc e d ,     ( c P o w e pr o duc ed       5. 1. 2.     Win d   f a rm   A s   s h o w n   i F i gur 9,   it  c a b e   obser ve tha t :     F r om  t = 0 t o   t = 0 . 5 s,   know in t h at  t he  w i n spee w a 5 m /s  t he  w i nd  v o l t a g has  incr e a se  t 1 0 0   V   i be gi nn i ng  a n decr ease   a f ter   t h at  u nt il  1 0   V ,   the  c o ur an h a r e a c h  6  A   a n d  g o   b a c k   t o   a l m o s t  0  A .   T h e   pow e r   i ncr e a s e   to  1 1 0 0   W   a n d   go  ba c k   t W.     F r om   t =0. 5 t o   t =3s,   t h e   w e a t he r   has  c h a n ge d   a n t h e   w i n d   s pee d   h as  i n c r e a s e d   t 12 m/ s,   t h e   w i nd  vo l t age  ke e p c h an g i n g   s tar t i ng  fr o m   1 V   inc r ea sing  t o   1 05   V   f r o t = 0. 9s  t t = 1 . 6s  d e c r e asin to  0   V   a t   t =2s  a nd inc r ea sin g   a ga i n   t 1 0 0   V   f r o t=2. 5s  t t = 3s,   the   sa me   t h i nk  for   t h co ura n start i n g   from   0   A   at  t = 0 . 5 inc r ea si n g   t 3 8   A   a t = 1. 4s,   de cr e a sing  to  0 A   at  t =2s  a n in cr e a se  a gai n   t o   r e ach  35  A   at   t = 3s.   The   pow er   h as  i nc r e a s e d   t 6 3 0 0 W   a t   t = 1. 5s,   de cr e a s ed  t at   t = 2 a nd  i n cr ease d   a ga i n   t o   r e ac 58 00  a t   t =3s.     F r om   t =3s  to  t = 6 s,   t he  w e a t h e r   ha chan ge d   agai an the  w i n d   s p e e d   h as  d e c re as ed   t o   9 m / s t h e   wi nd  vo l t age has be en  i ncr e as in u n t il  r e a c h i n g   1 60 V   a t   t =6s,   t he  c o ur an ke e p c h an g i n g   f r o A   t o   23 A   a nd  t h p o w e r   keep chan g i n g   f r o to  45  k W .       (a)   (b )   (c)   F i gur 9.   T he   w in f a r m   s imul a tio r e su lts:   ( a )   V o lta ge  p r o d u ce d ,  ( b )  Curren t   p ro du ce d ,   ( c )  Po w e r   pr o duce d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    107    11 11 4 5.1. 3.   Loa d  e n e rgy d e man d   The   lo ad  c har g dem a nd   w a s   9 .1  M unt i l   t = 4 s,  i t   w a i n cre a sed  t o   r eac 1.26   M from   t =4s  t o   t= 5s and go ba c k again to 9. 1  MW   f r om  t=5s  to t= 6 s.  The  d etail  is h sh ow n   in  F igure  1 0   (a)   (b)    (c)   (d)      (e)   (f Figu re  10 .   T he  l oa d   de ma nd   s i m ula tion   re su lts: ( a ) Vo lta g e  de m a nd ,   ( b)  Z oom   o vo ltag e   d em an d f r om   0 s to   0 . 2 s,  (c)  Cu rrent dema n d , (d )   Z o o m o f  cur ren t  d eman f r o m   3 .9s   t o  4.1 s,  ( e)  P o w er d em an d , (f )  Zo o m   of power  d em and   f r om   3 . 9s  to  4 . 1s.    5.1. 4.  Comp a ring  resu l t s   A s   s how i n   F igure  1 1   t he   P V   farm   a nd  t h w i nd  farm   a re   w or ki n g   t oge t h er  a hy br i d   P V / Win d   ene r g y  sourc e  t o fu l f il  t h e   loa d   d em and,  t he  r esults sh o w   tha t :     F r o m  t = 0 s   t o   t = 4 s ,  e v e n   w h e n  t h e  P V   f a r m  p o w e r  h a d   d e c r e a s e d  a t   t = 2 th e   w i nd  far m   pow e r   h ad  i n c r ea sed   t o  comp e n s at e   t h e la ck  o f   po we r.      F r om   t 4s  t t =   5 the   c h arge   d e m a nd  had i n cre a sed  a nd the   P V   f a r m  p o w e r  h a d  d e c r e a s e d   s o   t h e   w i n d   far m   pow er  h a d   i nc rea s e d  to  sup p l y the  cha r ge  d em and b y   itse l f.     F r om   t = 5 t o   t 6 s ,   t h e   char ge  d em an ha g one  b ac t o   n orm a b u t  t h e  P V   f a r m  h a d  n o   p o w e r   t o   gener a te  s th e   w i nd  far m   pow er  h ad c onti n ue  t o s u p p l t h e   de ma nd by  it self.     To su p p l y th is  l oa d t h fo l l ow in eq uat i o n h a t o   b che c k ed:      P batteries P wind P pv P load     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Re ne wa b l e  e n e r g i e s  ev alu a t i o n an d l i nk i ng  t o  sm art gr i d  (Be n o u a Idriss  Yass i n e )   11 5     F i gure  1 1 .   The   c o m p ar i s o n   r esu lts  o hybr id  P V / Wi nd  farm   a nd po w e r de ma nd       5.2.    Th e   sm art  grid  p rop o sed   The  sm ar t   gr id   p rop o se co n s is t s   o five  s m a rt  house s   ( neig h b o u rh o od),  fo ur  i n d u s t r i e s,  one  h ea v y   in dus try  and t h rest of the  sy ste m .       5.2. 1.  Smart hou s e H ouse   five   i t a ken   as  a e x a m ple  t o   d isc u s s   t he  r e s ults.  T h is  h o u s e   i s   s up pli e by  th e   g r id   p o w e r w i n d   g e n era t or   w it ca pac i t y   o 1K a n so lar   pa nels   w ith  a   c a p ac i t of  4 ,5K W .   The  resul t a r s h o w i n   F i gure   1 2 .           F i gure  1 2 .   S m art ho use  si m u la ti o n  re s ul ts       A f ter   fo ll ow i n g   the pr ogram  for t w e nty-f o ur hours,  it c a n b e  se en  t h a t :     F r om  00:0 0   t 0 8 : 0 0,  t he  h o u se   p ow e r   c on sump t i o n   i supp lie b y   b o t of  g r i d   pow e r   a nd  w i nd   gener a tor.     F r om   8 :00  t o   09: 4 0 fo l l ow in t h a p pe ara n ce  of  t he  d a y   t he   s ol a r   p o w er  i nt erv e n e so   i t   c a n   s upp l y   t he   ho use   p o w e d e m a nd  w i th  t h e   w in pow e r i n   t h i pe rio d   t he   g ri d   w as  d i s char ge fro sup p l y in t h ho use   so  t he  co n sum e ca n sel l  o r st o r e   t h e ex ce ss po wer.     F r om   09: 40  t o   1 0 : 00 ,   pea k   o p o w e c onsum pt ion   w a o b ser v e d th so lar  p o we and  the  w i n d   pow er   ca nno su pp l y  i t by  the m   s elf s o   t he  gr i pow e r   i nter ve ne  t fu l f il l   th e   l a c k  o f   po we r.     Fro m   1 0 : 0 0   t o   1 8 : 00 th po w e co n s u m p t i o of  t h e   hous wa sup pl i e by  the   s o la an the  w i n d   ene r g y   e xc ep t   at  1 3: 3 0   a nd   15: 3 0   w he re  w c a n   se t h at   t he  p ow e c o n s u m p tio wa in cre a s e so  t he   gri d  pow e r  ha d   i nt e r vene d t o  sup p l y i t .     F r om   18: 00  t o   t he   e n d   o t h day,  t he  s o l ar  e ne rg ha dec r ease (su n   d o w n)  s the  gri d   p ow er  a n d   t he  w i n d  pow er  ha d   i nsur ed t he  p ow er  f or  t hi h o us e .     5.2. 2.   Ind u stries   To  d isc u ss  t h e   r e sult,  i nd us t r tw w a ta k e as  a exa m ple.   T h is  i n d u stry  i s upp l i ed   b t h gr id   pow er w i nd  g e nera tor   w i t h   a   c apac ity  o 1 K a nd  s o lar  pa ne ls  w i t c a pac i ty  o 4,5 K W.  T he   r e s u l ts  a r e   show n in F igur e13.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    107    11 11 6     F i gure  1 3 .   I ndu s t ry  s i m u l at io resul t s       A f ter   fo ll ow i n g the  p r ogram  for t w e n t y-f o ur hours,  it c a n b e  ob serve that:      F r om  00:0 0   t 08 :48,  the  i n d u s try c o nsum pt i o i s   s up plie by b o th o gri d  pow er  a nd   w ind ge ne rat o r.     F r om   08: 48   t o   1 2 : 3 6,  f o llow i ng   t he  a p p ear ance   o the   day   t h e   s o l a power  interve n es  s it  c an  s upply  the  ind u s t ry  p o w er  d em and  w i t h   t he   w in po w e r,  i t h is  p e r io d   t he  g ri w a di sc harg e d   from   sup p l y i n g   the i n du st r y .     F r om   12: 3 6   t 15: 36,   t he   i n d u s tr p o w e con s ump t i o i n cr e a si ng  a n decr easi ng,  i t h i s   p e r i od  t h e   gri d   pow er  i n t e r ve n e on l y   w he the   pow e r  c onsum pt ion  inc r ea se.    F r om   15: 3 6   t 16 : 00,  a   b ig  p eak  o 11K ha bee n   obse r ved,  i t h i s   cas t h g r id   p o w er  i nt erv e n e imm e dia t el to   f ul fi l   t h e la c k  of p o w e r .     F r om   16:0 0   t 1 8 : 30,   t he   s ola r   p ow er  d e c re ase  gra dua l l (su n   d o w n )   so  t he   g ri d   pow e r   i ncre ase   grad ua ll t o   f u l fi l l   t he  l ac of   pow er,   in   t his   perio d   t he  i n d u s t r y  p o w e r  d e m a n d   i s  s u p p l i e d   b y  t h e  g r i d ,   w i n d  and  sola r pow e r s.    F r om  18:3 0   t o   20:1 8 ,   the  p o w e consump t i on  of  t he   i n d u s t r has  been  s upp l i ed  b y   t h gr i d   a n d   w in d   pow ers.     F r om   20:1 8   t o   the  e n o f   t he   d ay,   the   ind u s t ry  p ow e r   i n c re ased,   i t h is  p e r io the   gr id  pow er  s u p p l y   i t   by i t  sel f.     5.2. 3.   Heavy indust r y:  The   he a v y   i n d u s t r y  is  s u pp l i e d  by   t h e   gri d  pow er,   w i nd   f ar m   w i t h   a ca pa c ity o f 1MW   a nd s o l a r far m   with  a   capa c i t y   of  8 MW.  The r e sul t are   sho w n in F ig ure  14.          F i gure  1 4 heavy  in du stry  s i m ul a t ion  resu l t     A f ter   tw ent y -f ou r   h ours  of o b s er vat i o n ,   the  resu lts  h a d   s h o w t ha t:    F r om   00:0 0   t 13 : 15,  a   f ew   m in ute s   i t h be gi n n i ng  t h po w e s t o ck ed   b th e   sol a h a h e lp ed   t h e   g rid  to  s u p p l the  h e a vy  ind u s t ry  t hen  t h gr id  p ow e r   a nd  t h w i n d   p ower   t a k t h ta sk.   We   can  s e e   i t h is  peri od t h a t   w hen  t h e   hea v y i n dustry  dem a n d   de cre a ses  t h e   w i n d  p o w er s up ply   i t   by  i t s el f.      F r om  1 3 : 1 5   t o   23 :0 0,  t he  p o w e r   d e m a nd  o f   t h e   h ea vy  in d u s t ry  i nc rea s e s   a nd  o n l t h e   grid  p ow e r   c an   supply  i t.   F r om   23: 00   t o   t h e   e n of  t he   d a y ,   t h s u pp l y   d em an de cre a ses  a n d   it  ca n   be  s u p p l i e d   by  t h gr id   and  w i nd  p o w e rs  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.