I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l. 7 ,   No . 1 A p r il   201 8 ,   p p .   8 7 ~9 8   I SS N:  2252 - 8792  DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 7 . i1 . pp 8 7 - 9 8          87       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA P E   N etl o a d - c o n s tr a i ned  U ni t C o m m i tm ent  C o ns i der i n g  Inc rea s i ng   R ene w a bl e Ener g y   P enetra t i o n Le v el s I m pa ct  of   Gener a ti o n S ch edul es  an d Op er a t i o n a l  C o s t       Sa leh Y .   Abuja ra d,  M .   W.   M us t a f a ,   J .   J .   J a m ia n,  Abdi r a h m a n M .   Abdi la hi ,   N.   Z a re en   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   8 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Feb   1 6 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   2 5 ,   2 0 1 8       In   t h e   c o n tex o f   lo w   c a rb o n   p o w e s y ste m s,  th e   p e n e tratio n   lev e ls  o re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e (RES a re   e x p e c ted   to   in c re a se   d ra m a ti c a ll y .   In   th is  re g a rd ,   th is  p a p e i n v e stig a tes   th e   m a x i m u m   RES   p e n e tratio n   lev e l   c o n stra in e d   b y   n e l o a d   w h il e   c o n sid e ri n g   a n   in f lex ib le  u n it   c o m m it m e n t   (UC)  m o d e l.   T o   so lv e   th e   UC  p ro b lem ,   a n   e n h a n c e d   p rio r it y   li st  (E P L b a se d   m e th o d   is  d e v e lo p e d .   I n   th e   p r o p o se d   m e th o d ,   th e   p lan ts  w e re   a c ti v a ted   se q u e n ti a ll y   b a se d   o n   th e   o p e ra ti o n a p rice .   T h e   s y ste m   c o n stra in v io latio n s   w e r e   re p e a ted l y   c o rre c ted   u n ti a ll   sy st e m   c o n stra in ts  (su c h   a n e lo a d   a n d   sp in n in g   re se rv e s)   w e r e   sa ti s f ied .   T h e   p ro p o se d   E P L   m e th o d   w a s   e ff ici e n to   a c h iev e   a   n e a o p ti m a so lu ti o n   u n d e h ig h   sh a re o f   RES .   F u rt h e r m o re ,   th e   re se a rc h   w o rk   in v e stig a tes   th re e   d if fe re n sc e n a rio re p re se n ti n g   p e n e tratio n   lev e ls  o f   1 0 %   so lar - o n ly ,   1 4 . 5 %   w in d - o n ly   a n d   2 7 . 5 %   m i x tu re   o f   b o t h   so lar  a n d   w in d .   T h e   i m p a c o f   e a c h   p e n e tratio n   lev e o n   t h e   s y ste m   sc h e d u li n g   a n d   o p e ra ti o n a c o st  w e re   a n a ly z e d   in   d e tail.   T h e   a n a ly sis  p re se n ted   sh o w th a a   p o ten ti a o p e ra ti o n a c o st  sa v in g o f   2 1 . 6   $ /M W ,   2 0   $ /M W   a n d   1 1 . 1   $ / M W   is  f e a sib le u n d e e a c h   o f   th e   re p re se n ted   sc e n a rio s,  re sp e c ti v e ly .   K ey w o r d :   E n h a n ce d   P r io r ity   L is ( E P L )   Net  lo ad   P o w er   g e n er atio n   s ch ed u li n g   R en e w ab le  i n te g r atio n   Un it c o m m i t m e n t   Co p y rig h ©   201 8   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h t s re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Saleh   Y.   A b u j ar ad ,     Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia ,   8 1 3 1 0 ,   J o h o r   B ah r u ,   J o h o r ,   M ala y s ia.   E m ail: sa leh j ar ad @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h cli m ate  c h an g m iti g atio n   an d   s ec u r i t y   o f   en er g y   s u p p l y   h as  s ti m u lated   n atio n al  e n er g y   p o licies  to w ar d s   h ig h er   in teg r atio n   o f   r en e w ab le  e n er g y   s o u r ce s   ( R E S)  [ 1 ] .   Un lik co n v e n tio n al  p o w er   s o u r ce s ,   v ar iab le  R E h a s   m a x i m u m   av ailab le  g e n er atio n   li m it  t h a ch a n g e s   w i th   ti m ( v ar iab ili t y ) ,   an d   t h i s   li m it   is   n o k n o w n   to   b in   p er f ec t   ac cu r ac y   ( u n ce r tain t y )   [ 2 ] .   T h ad o p tio n   o f   h ig h   p en etr atio n   lev el s   h a s   s ig n i f ica n tl y   in ten s i f ied   th d eg r ee   o f   v ar iab ili t y   a n d   u n ce r tain t y   in v o lv ed   i n   t h s h o r t - ter m   o p er atio n   an d   lo n g   ter m   p la n n i n g .   F u r th er m o r e,   R E in te g r atio n   h as   b ec o m e   ch al len g i n g   tas k   d u t o   th n o n li n ea r   an d   r an d o m   n atu r o f   R E w h ic h   in v o lv e s   d ef in i te  co n s tr ain ts   an d   n o n li n ea r   o b j ec tiv f u n ct io n s   [ 3 ] .   Di f f er e n t   lev els  o f   R E g e n er atio n   p en etr atio n   h a v d if f er e n i m p ac t s   o n   s y s te m   g e n er atio n   s c h ed u li n g .   T h u n ce r tai n   an d   v o latile  n at u r o f   R E m a y   p o s m a n y   ch al len g es  to   t h p o w er   s y s te m   s u ch   a s   i m b alan ce   b et w ee n   lo ad   an d   g en er ated   p o w er ,   tr an s ie n t   an d   v o ltag s tab ilit y   [ 4 ]   T h w in d   a n d   s o lar   p o w er   g e n e r atio n   s o u r ce s   ar t h m o s t p o p u lar   R E S th a t c an   b co n s id er ed   as th m o s e s s e n tial  a n d   s u s ta in ab le   en er g y   r eso u r ce s   [5 - 6] .   As  m u s t - ta k en   e n er g y ,   R E g en er atio n   ac ts   p u r el y   a s   lo ad - s h a v i n g ,   lead in g   to   t h c o n ce p o f   n et   lo ad   ( o r   s o m eti m es   k n o w n   as   r esid u a lo ad ) .   I is   d e f i n ed   as  th e   d if f er e n ce   b et w ee n   th lo ad   an d   o u tp u o f   s o lar   a n d /o r   w i n d   o u tp u g e n er atio n   [ 7 ] .   T h er ef o r e,   in   th p r o s p e ctiv o f   t h p o w er   s y s te m ,   t h U C   i s   a n   i m p o r tan t   o p ti m izatio n   p r o b le m   f o r   d ail y   o p er atio n   a n d   ec o n o m ic  p lan n in g .   I is   th p r o ce s s   o f   d eter m i n in g   th o p ti m al  s c h ed u le  o f   g e n er ati n g   u n it s   o v er   s et  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              IS SN :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8 :   8 7     9 8   88   s tu d y   p er io d   s u b j ec to   d ev ice  an d   s y s te m   o p er atin g   co n s tr ain ts .   I n   lin w it h   h i g h   R E p en etr atio n ,   th UC   p r o b lem   is   u s ed   to   in v e s ti g ate   th i m p ac o f   h i g h   p en etr at io n   o n   s y s te m   s c h ed u le s .   T o   ac h iev th is ,   s u itab le   UC   o p ti m izat io n   to o th at  is   a b le  to   co p w it h   v ar iab le  an d   lo w   n et  lo ad   p r o f iles   in   a n   e f f i cien w a y   s h o u ld     b d ev elo p ed .   w id r an g o f   tec h n iq u e s   h as   b ee n   p r o p o s ed   an d   d ev elo p ed   o v er   th y ea r s   to   s o l v t h U C   p r o b lem ,   s u ch   a s   d y n a m ic  p r o g r a m m i n g ,   n o v el  h e u r is tic  a p p r o ac h   u s in g   P SO  [ 8 ] ,   De - co m m it m en m et h o d   [ 9 ] ,   m o d if ied   d if f er en tial  e v o lu tio n   alg o r it h m   [ 10 ] ,   L a g r an g ia n   R ela x atio n   [ 11 ]   an d   o th er   o p ti m izat io n   tech n iq u es   i n clu d i n g   m eta h e u r is tic   m eth o d s   [ 3 ] ,   [ 12 ] ,   [ 13 ] .   T h m a in   f o c u s   o f   th e   e x iti n g   m et h o d s   is   to   i m p r o v t h co m p u ta tio n al   s p ee d   an d   s o l u tio n   q u ali t y .   Ho w e v er ,   i n   r ec e n ti m e s ,   p r o m i n en t   m et h o d s   f ail  to   ad d r ess   th co m p u ta tio n al  d i f f icu lt y   th a ar is es  as  r es u lt  o f   lo w   v alu e s   o f   n e lo ad s ,   r esu lti n g   f r o m   h i g h   R E S   p en etr atio n   le v els  [ 14 ]   On   t h e   o th er   h a n d ,   r ec en t   liter atu r i n d icate s   t h a p r io r it y   l is ( P L )   co u ld   b e   in v es tig a ted   f u r th er   d u e   to   its   ab ilit y   to   g i v a   n ea r - o p ti m al  s o lu tio n   in   r ed u ce d   co m p u tat io n al  ti m [ 15 ] .   T h m eth o d   h a s   u n d er g o n i m p o r tan d ev e lo p m en ts .   Fo r   ex a m p le,   t h P L   m et h o d   h a s   b ee n   ad ap ted   in   t h m a n a g e m e n o f   p o w er   s y s te m s   w it h   E SS   [ 16 ] .   I n   ad d itio n ,   th co m b i n atio n   o f   an   i m p r o v ed   P L   an d   an   A u g m en ted   Ho p f ield   L ag r an g ( AH L )   n eu r a n et w o r k   w as  p r o p o s ed   [ 17 ] .   Su b s eq u en tl y ,   an   i m p r o v ed   p r e - p r ep ar e d   p o w er   d em an d   w as  co m b i n ed   w it h   t h M u ller   m et h o d   [ 18 ] .   T h er ar o th er   p r io r ity   lis t   m eth o d s   s u ch   as r an k i n g   u n it s   b ased   o n   th f u ll - lo ad   av er ag p r o d u c tio n   co s o f   ea ch   u n it  [ 19 ]   an d   o n   th i n c r e m en ta co s r ate  o f   ea ch   u n it  [ 20 ]   o r   o n   th m ax i m u m   lo ad   p r o d u ctio n   co s as  w ell  [ 21 ] .   Ho w e v er ,   th is s u o f   in cr ea s i n g   co m p u tatio n a ef f o r f o r   s y s te m s   w it h   lo w   r esid u al  d e m an d   h as  n o t b ee n   ef f ec ti v el y   ad d r ess ed   s o   f ar .     T h is   p ap er   f o cu s es  o n   th P L   tech n iq u as  it  i s   ab le  to   ca r r y   o u f ast  co m p u tatio n   w it h   lo w   n et  lo ad   co n d itio n s   w i th i n   t h n et w o r k .   Hen ce ,   n e w   en h an ce d   p r io r ity - l is ( E P L ) - b ased   m eth o d   is   d ev elo p ed   s p ec if icall y   f o r   lo w   n e lo ad   d em a n d   s e tti n g s .   T h m et h o d   is   b ased   o n   t h p r in cip le  o f   s a tis f y i n g   t h s y s te m   co n s tr ain ts   f o llo w ed   b y   s atis f y in g   th lo ad   an d   m in i m izi n g   t h s y s te m   f u el  co s ts   w i th i n   t h o s co m m i tted   u n i ts .   I n   co m p ar is o n   w i th   th e   co n v e n tio n al  p r io r it y   l is m et h o d ,   th E P L   m e th o d   h as  s ati s f ied   t h f o llo w i n g   co n s tr ain ts s p in n i n g   r eser v e,   m i n i m u m   u p   ti m a n d   m i n i m u m   d o w n   ti m co n s tr ain ts   w h ic h   ar n o t ta k en   in to   ac co u n t i n   th co n v e n tio n al  p r io r it y   lis m et h o d .   I n   ad d itio n ,   t h s t u d y   ca r r ies o u t t h r ee   m ai n   in v es tig a tio n s   a.   T h m a x i m u m   p e n etr atio n   le v els co n s tr ai n ed   b y   n et  lo ad   b.   T h im p ac t o f   h i g h   R E S p en et r atio n s   o n   s y s te m   s ch ed u les a n d   c.   T h o v er all  ac h iev ab le  co s t sa v in g   u n d er   h i g h   R E S p e n etr ati o n s .       2.   UNIT   CO M M I T M E NT   P R O B L E M   F O R M UL AT I O N   I n   elec tr ic  p o w er   s y s te m s ,   t h UC   p r o b lem   f o r m u latio n   i s   m ain l y   d i v id ed   in to   t w o   s u b - s o l u tio n s ,   n a m e l y   u n it  co m m it m e n t   d ec is io n   an d   ec o n o m ic  lo ad   d is p atch   b y   d eter m i n i n g   t h o p ti m al  g en er ated   p o w er   f o r   ea ch   co m m itted   u n it.  F u r t h er m o r e,   th i s   w o u ld   s ati s f y   g en er atin g   u n it s   an d   s y s te m   c o n s tr ain ts   o v er   t h s ch ed u lin g   p er io d .       2 . 1   Unit  co mm it m ent   o bje ct i v f un ct io   T h o n - o f f   s tates  o f   t h g e n e r atio n   u n it s   o r   th co m m i t m en d ec is io n ”  co n tr ib u te  to   t h f ir s s tep   to w ar d s   t h o p ti m al  s o lu t io n .   I is   t h d i s cr ete  v ar iab les  th a d eter m in th s tate  o f   o n   o r   o f f   o f   p ar ticu lar   u n i at  an y   p ar tic u lar   ti m e.   U n ,   th u n it  n   at  h o u r   t,   is   1 ,   if     t h u n it  is   o n   lin e”   a n d   0   if   th u n it  i s   o f f   lin e”   an d   is   r ep r esen ted   b y   ( 1 )   [ 22 ] .                         0 , 1 t n U   ( 1 )     T h u s ,   t h p r in cip al  o b j ec tiv i n   U C   is   to   p r ep ar th o n /o f f   s ch ed u le  o f   th g e n er atin g   u n i ts   i n   ev er y   s u b - p er io d   ( ty p icall y   1   h o u r )   o f   th g i v e n   p lan n in g   p er io d   ( t y p ic all y   1   d a y   o r   1   w ee k )   in   o r d er   to   s er v th e   lo ad   d em a n d   an d   s p i n n i n g   r es er v at  m in i m u m   to tal  p r o d u ctio n   co s ( f u el  co s t,  s tar t - u p   co s t,  s h u d o w n   co s t) ,   w h ile  m ee ti n g   all  u n i an d   s y s te m   co n s tr ain t s .   I n   th i s   s t u d y ,   th m ai n   o b j ec tiv is   to   ef f ici en tl y   m i n i m ize  t h e   to tal  o p er atio n   co s ( TOC )   o v er   th s ch ed u li n g   p er io d .   T h TOC   is   s u b j ec to   th f u el  co s t,   s tar t - u p   co s an d   s h u d o w n   co s t.  T h U C   p r o b le m   ca n   b f o r m u lated   as  a   m i x ed   i n te g er   co n s tr ai n ed ,   i n   w h ic h   t h o v er al l   o b j ec tiv f u n c tio n   o f   t h U C   p r o b l em   is   d escr ib ed   b y   ( 2 ) .       m i n . . ( ) ( ) 1 1 1 1 MS TN t t t t t T O C U F P U S o c w o c p v n t n t n n n n n t n n n      ( 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     N etlo a d - co n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t Co n s id erin g   I n crea s in g   R en ewa b le   ( S a leh   Y.  A b u ja r a d )   89   W h er TOC   is   t h to tal  o p er atin g   co s t,  N   is   t h to tal  g e n er at in g   u n its ,   M   i s   th w i n d   f ar m ,   is   th PV   p o w er   p lan t,  T   is   th ti m e   h o r izo n   w h ic h   is   2 4   h o u r s   i n   t h is   ca s s tu d y ,   () o c w nt is   t h o p er atin g   co s o f   th w i n d   f ar m   a n d   () o c p v nt is   th o p er atin g   co s o f   th P p o w er   p lan t.  T h f u e co s o f   n - th   th er m al  u n i w i th   t h e   g en er ati n g   o u tp u p - th   p o w er   at  t - th   h o u r   tt FP nn   is   ex p r ess ed   as a   s ec o n d   o r d er   ( p ar ab o lic)   f u n cti o n   o f   ev er y   u n i t o u tp u t a s   f o llo w s .       2 t t t t F P a P b P c n n n n n n n   ( 3 )     T h ,, a b c nnn ar th f u e co s co ef f icie n o f   n - th   u n it.  T h g e n er ato r   s tar t - u p   co s t S n   f o r   r estar tin g   d e - co m m it ted   th er m al  u n it,  w h ic h   i s   r elate d   to   t h te m p er atu r o f   t h b o iler   is   in c lu d ed   in   th is   m o d el.   T h t S n d ep en d s   o n   th d u r atio n   th u n it  h a s   b ee n   t u r n ed   o f f   p r io r   to   s tar t - u p .   B y   c h an g i n g   t h o n /o f f   s tat u s   o f   t h e   u n i ts ,   t h n u m b er   o f   s tar t - u p   an d   s h u d o w n   a n d   th t y p o f   u n it s   ( h o o r   co ld )   w il also   ch an g ac co r d in g l y   [ 23 ] .   T h s ta rt - u p   co s t c an   v ar y   f r o m   m a x i m u m   co ld - s tar t ”  v alu to   m u c h   s m aller   v alu if   th u n it is   o n l y   tu r n ed   o f f   r ec en tl y   a n d   r e m ai n s   r elativ el y   clo s to   th o p er ati n g   te m p er atu r [ 19 ] ,   as p r esen ted   b y   ( 4 ) .     , , , ,                     n n o f f n n c c t n n c o l d n n d o w n H S C i f M D T T M D T T S C S C i f T M D T T    ( 4 )     W h er n H S C   an d   n C S C ar th h o a n d   co ld   s tar t - u p   co s t s   o f   u n it  n,   r es p ec tiv el y .   T h s tar t - u p   co s t   an d   s h u d o w n   co s v al u e s   ar u s u a ll y   id e n tical  an d   ar p r ed ef in ed   co n s tan v al u es  f o r   ea ch   u n it  [ 24 ] .   T h e   s h u td o w n   co s t   is   u s u all y   n eg l ec ted   an d   h as  b ee n   ta k en   a s   eq u al  to   0   f o r   all  u n it s   a n d   is   ex cl u d ed   f r o m   t h e   o b j ec tiv f u n c tio n .     T h s ec o n d   s tep   o f   th e   U C   s o lu tio n   is   th e   ec o n o m ic  d i s p atch   s o lu t io n .   Fo r   ea ch   U C   d ec is io n   ac h iev ed ,   it s   ec o n o m ic  p o w er   g e n er atio n   o u tp u t n P   is   v is u aliz ed   as  ( H×N )   m atr i x   w it h   t h r ea v al u es  o f   d is p atch   as s h o w n   i n   ( 5 ) .     12 1 1 1 12 2 2 2 12 N N H H H N P P P P P P t P n P P P   ( 5 )     2 . 2 .   Sy s t em   co n s t ra in   I n   m in i m izin g   th e   o b j ec tiv f u n c tio n ,   th e   p r o b lem   s o l u t io n   m u s r e s p ec b o th   g e n er ato r   p h y s ical   co n s tr ain ts   a n d   s y s te m   o p er ati o n al  co n s tr ai n ts .   T h ese  co n s tr ain ts   i n cl u d o n o r   m o r o f   th f o llo w in g     2 . 2 . 1 .     G ener a t ing   un it   li m it   co ns t r a int    T h ac tiv p o w er   o u tp u t o f   t h g en er ati n g   u n it  m u s s atis f y   th m in i m u m   an d   m ax i m u m   li m it s   o f   t h u n i t a s   g iv e n   i n   ( 6 ) .       m i n m a x t t t P P P n n n    ( 6 )     w h er m i n t P n m a x t P n ar th m i n i m u m   a n d   m ax i m u m   r ea l p o w er   o u tp u t,  r esp ec tiv el y .       2 . 2 . 2 .     P o w er   ba l a nce  co ns t ra int   T h ac tu al  p o w er   o u tp u o f   t h o n li n co m m i tted   u n it s   m u s b s u f f icie n to   s at is f y   th e   cu s to m er s   lo ad   d em an d   f o r   ea ch   h o u r   a n d   is   g iv e n   b y   ( 7 ) .       . ( m a x ) 1 N P t U t D n t n n   ( 7 )     w h er t D   is   t h to tal  d e m an d   at  t - th   h o u r       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              IS SN :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8 :   8 7     9 8   90     2 . 2 . 3 .     M ini m u m   up - t i m co ns t ra in t     Min i m u m   u p - ti m is   t h m i n i m u m   n u m b er   o f   h o u r s   o f   o p er atio n   at  o r   ab o v th m i n i m u m   g en er atio n   ca p ac it y .   I n   o th er   w o r d s ,   o n ce   th u n it  is   co m m itted   to   b o n lin e,   it  ca n n o t   b tu r n ed   o f f   f o r   s p ec if ic  n u m b er   o f   h o u r s .             on T n n M U T   ( 8 )       W h er on n T   an d   n M U T   ar th to tal  u p - ti m an d   t h m i n i m u m   u p - ti m o f   n - th   u n it  n ,   r esp ec tiv el y .       2 . 2 . 4 .     M ini m u m   do w n - t i m co ns t r a int    Min i m u m   d o w n   ti m is   t h m in i m u m   n u m b er   o f   h o u r s   o n c th g en er ato r   is   s h u d o w n   b ef o r it  is   re - co m m itted   ag a in   to   g e n er at p o w er .             of T n n f M D T   ( 9 )     w h er o ff n T   an d   n M D T ar th to tal  d o w n   ti m an d   t h m in i m u m   d o w n   ti m o f   n - th   u n i t ,   r esp ec tiv el y .         2 . 2 . 5 .     Ra m ra t up /do w n c o ns t ra int    T h ch an g o f   t h g en er at in g   u n i p o w er   o u tp u d o es  n o in cr ea s o r   d ec r ea s in s ta n ta n eo u s l y .   T h e   ch an g o f   t h is   p o w er   o u tp u t i s   r estricte d   b y   r a m p   r ate  li m it s .     T h ese  co n s tr ain s   ar f o r m u lat ed   b ased   as o n   th f o llo w i n g   c o n d itio n s .                       ,     ,   ,1 P U R i f g e n e r a t i o n i n c r e a s e s n n P t nt    ( 1 0 )                     ,     ,1   , P D R i f g e n e r a t i o n d e c r e a s e s n nt P nt   ( 1 1 )     w h er n UR   an d   n DR   ar th r a m p i n g   u p   an d   r am p i n g   d o w n   o f   n - th   u n it,  r esp ec tiv e l y .       2 . 2 . 6 .     Sp in nin g   re s er v es c o ns t ra int     Sp in n in g   r eser v ( SR )   i s   an   i n d icato r   o f   th p er ce n tag o r   a m o u n o f   p o w er   th a is   r eq u ir e d   to   f u l f ill   th p er ce n tag o f   f o r ec asted   p ea k   d e m a n d .   I is   also   ca p ab l to   m a k u p   th lo s s   o f   t h m o s h ea v il y   lo ad ed   u n i t in   g iv e n   p er io d   o f   ti m e D t   is   th p o w er   d e m an d   at  h o u r   t.  T h f o r m u latio n   f o r   SR   ca n   b s ee n   i n   ( 1 2 ) .                           .   , 1 t P D S R t T n tt t N U n n   ( 1 2 )     w h er t SR is   t h s p in n i n g   r eser v at  t - th   h o u r .       2 . 2 . 7 .     M us t   run uni t     T h m u s r u n   u n it   is   s p ec if i ed   b y   th e   s y s te m   o p er ato r   to   b co m m itted   o n   li n f o r   p ar ticu lar   in ter v a o f   o p er atio n   to   ad d r ess   o p er atin g   r eliab ilit y   co n s id er atio n s   a n d   v o lta g s u p p o r o n   th tr an s m i s s io n   n et w o r k   o r   co m m er cial  co n s id er atio n s .   T h s o lar   a n d   w i n d   ar co n s id er ed   as  m u s t   r u n   u n it s   f o r   b e tter   ec o n o m ic  s y s te m   o p er atio n .       2 . 2 . 8 .     T ra ns m i s s io n   c o ns t ra int   T r an s m is s io n   co n s tr ai n is   t h e   li m ita tio n   o f   th tr a n s f er   ca p ab ilit y   o f   tr a n s m i s s io n   s y s te m s ,   s u c h   a s   th er m a l r atin g   o f   i n d iv id u al  tr an s m i s s io n   l in a n d   co n ti n g e n c y   co n s tr ai n t.       2 . 2 . 9 .     Ca p a cit y   li m it     T h ca p ac ity   li m it s   o f   th er m al  u n i ts   m a y   c h an g f r eq u e n t l y   d u to   m ai n te n an ce   o r   u n s ch ed u led   o u tag e s   o f   d if f er en t y p es  o f   eq u ip m en i n   t h p lan t.  T h is   m u s also   b tak e n   i n to   ac co u n in   u n it  co m m i t m e n t.        3.   P RO P O SE D   I M P RO VE P RIOR I T L I S T   M E T H O   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     N etlo a d - co n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t Co n s id erin g   I n crea s in g   R en ewa b le   ( S a leh   Y.  A b u ja r a d )   91   T h p r o p o s ed   im p r o v ed   P L   m et h o d   is   co m p o s ed   o f   s e v e r al  p r o ce s s es  an d   s u b - p r o b lem s   w h ic h   j o in tl y   lead   to   f ea s ib le  a n d   co s t - e f f ec tiv e   s o l u tio n   to   t h U C   p r o b lem   [ 23 ] ,   [ 25 ] .   T h s u b - p r o b lem s   i n v o lv ed   ar UC   d ec is io n ,   m in i m u m   u p /d o w n   ti m r ep air in g ,   s p i n n in g   r eser v r ep air in g   a n d   s h u t - d o w n   e x ce s s   o f   p o w er   g en er atio n .     I n   th is   ap p r o ac h ,   th co m m it m en o r d er   o f   ea ch   g en er ato r   is   b ased   o n   its   m ax i m u m   p r o d u ctio n   co s t   an d   h ea r ate.   T h s o lu tio n   o b tain ed   m u s s atis f y   th m i n i m u m   u p /d o w n   ti m co n s tr ai n t s .   T h co r r ec tio n   f o r   th is   co n s tr ain s a tis f ac tio n   m a y   lead   to   r ed u ce d   to tal  g en er ated   ca p ac it y .   As  a   co n s eq u e n ce ,   a n   ex tr a   g en er atio n   ca p ac it y   co u ld   b n ee d ed .   T h p r o ce s s   o f   m in i m u m   u p /d o w n   ti m e   r ep air in g   an d   s p i n n in g   r e s er v e   r ep air in g   m a y   lead   to   e x tr p o w er   g en er ated   at   ce r tain   h o u r s   w h ic h   w i ll  lead   to   t h i n cr ea s o f   g e n er atio n   co s t.  I n   o r d er   to   o b tain   o p ti m ized   g e n er atio n   a n d   co s ef f ec ti v s c h ed u li n g ,   s h u td o w n   o f   ex ce s s   g e n er ated   p o w er   m u s b ca r r ied   o u t.  Fi g u r e   1   r ep r esen ts   t h f lo w ch ar f o r   th p r o p o s ed   im p r o v ed   P L   m eth o d   to   clar if y   th s y s te m   co n s tr ain t sati s f ac ti o n   an d   o p ti m izatio n   p r o ce s s .           Fig u r 1 .   A   p r o p o s ed   im p r o v e d   p r io r ity   lis f lo w ch ar t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              IS SN :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8 :   8 7     9 8   92   4.   CASE   S T UD Y   SC E NAR I O S AN SI M UL A T I O R E S UL T   4 . 1 .     D a t a   s et   s pecif ica t io n/d a t a   des cr iptio n   ten   u n it   s y s te m   u s ed   i n   t h i s   r esear ch   is   to   i n v e s ti g ate  t h ef f ec o f   s o lar   an d   w i n d   p o w er   o u tp u t   in to   t h p o w e r   s y s te m   g e n er a tio n   s c h ed u lin g .   T h d ata  f r o m   t h g e n er ato r s   an d   t h 2 4 - h o u r   lo ad   d e m a n d   p r o f ile  ar p r esen ted   i n   T ab le  1   an d   2   r esp ec tiv e l y   [ 20 ] .   T h lo ad   p r o f ile  is   a s s u m ed   to   b s i m ilar   t h r o u g h o u t   th y ea r .   T h lo ad   co n s u m p ti o n   is   o b s er v ed   to   b h ig h   d u r in g   d a y   ti m e.   T h in itial  s tat u s   o f   t h g en er ato r   p r io r   to   th ti m f r a m i s   co n s id er ed   in   th o p ti m izatio n .   T h n e g ativ e   n u m b er   in d icate s   d o w n - t i m e   w h ile  t h e   p o s itiv n u m b er   in d icate s   u p - ti m e.   T h s tar t - u p   co s is   m o d eled   as  a   s tep w is co s f u n ct io n   w it h   t w o   s tep s .   T h f ir s s tep   is   th e   h o s tar t - u p   co s a n d   th e   o th er   s tep   is   t h co ld   s tar t - u p   co s t.  T h r es er v r eq u ir e m e n is   eq u al  to   1 0 % o f   th h o u r l y   lo a d   d em a n d .       T ab le  1 .   Gen er ato r   Da ta  o f   1 0   Un it s   S y s te m     U1   U2   U3   U4   U5   U6   U7   U8   U9   U 1 0   P max ( M W )   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   80   85   55   55   55   P mi n ( M W )   1 5 0   1 5 0   20   20   25   20   25   10   10   10   a ( $ / h )   1 0 0 0   9 7 0   7 0 0   6 8 0   4 5 0   3 7 0   4 8 0   6 6 0   6 6 5   6 7 0   b ( $ / M W h )   1 6 . 1 9   1 7 . 2 6   16 .6   1 6 . 5   1 9 . 7   2 2 . 2 6   2 7 . 7 4   2 5 . 9 2   2 7 . 2 7   2 7 . 7 9   c ( $ / M W ^ 2 h )   0 . 0 0 0 4 8   0 . 0 0 0 3 1   0 . 0 0 2   0 . 0 0 2 1 1   0 . 0 0 3 9 8   0 . 0 0 7 1 2   0 . 0 0 0 7 9   0 . 0 0 4 1 3   0 . 0 0 2 2 2   0 . 0 0 1 7 3   M U T ( h )   8   8   5   5   6   3   3   1   1   1   M D T ( h )   8   8   5   5   6   3   3   1   1   1   H S C ( $ )   4 5 0 0   5 0 0 0   5 5 0   5 6 0   9 0 0   1 7 0   2 6 0   30   30   30   C S C ( $ )   9 0 0 0   1 0 0 0 0   1 100   1 1 2 0   1 8 0 0   3 4 0   5 2 0   60   60   60   C S ( h )   5   5   4   4   4   2   2   0   0   0   I S ( h )   8   8   - 5   - 5   - 6   - 3   - 3   - 1   - 1   - 1       T ab le  2 .   Ho u r ly   E lectr icit y   L o ad   P r o f ile  f o r   2 4   H o u r s   H o u r   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   L o a d   ( M W )   7 0 0   7 5 0   8 5 0   9 5 0   1 0 0 0   1 1 0 0   1 1 5 0   1 2 0 0   1 3 0 0   1 4 0 0   1 4 5 0   1 5 0 0   H o u r   1 3   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   L o a d   ( M W )   1 4 0 0   1 3 0 0   1 2 0 0   1 0 5 0   1 0 0 0   1 0 0   1 2 0 0   1 4 0 0   1 3 0 0   1 1 0 0   9 0 0   8 0 0       4 . 2   So la r a dia t io n a nd   w ind   s peed  da t a     A   m u ltip l y in g   s ca le  f ac to r   is   u s ed   to   m o d el  th w i n d   an d   s o l ar   f ar m s .   B y   u s in g   t h is   s ca le,   t h p o w er   p r o d u cti o n   lev el  o r   th p en etr atio n   lev el  o f   s i n g le  P m o d u le  an d   w i n d   tu r b in is   r ec eiv ed .   T h p o w er   o u tp u o f   ea ch   P ce ll  a n d   t u r b in i s   p r o p o r tio n al  to   th r eso u r ce   p o ten tial  i n   ter m s   o f   s o lar   r ad iatio n   a n d   w i n d   s p ee d   r esp ec tiv el y .   T h e   s ca le  f ac to r s   ar g e n e r ated   s ep ar ately   f o r   w in d   an d   P f o r   ea ch   p en etr atio n   lev el/  s ce n ar io .   I n   th i s   r esear ch ,   t h ac t u al  s o lar   r ad iatio n   an d   w in d   s p ee d   d ata  ar co llected   at  Ku ala  T er en g g an u ,   Ma la y s ia  [ 26 ] .   T h w in d   p o w er   o u tp u t,  WTG   g e n er ated   f r o m   th w i n d   t u r b in ca n   b p r esen ted   as:      3 0 W T G r c i r ci r r c o V b P V V V VV Pa P V V V    ( 1 3 )     w h er P r     i s   t h w i n d   tu r b in e s   r ated   p o w er ;   V ci   is   t h c u t - i n   w i n d   s p ee d V r   i s   t h r ated   w i n d   s p ee d V co   is   t h cu t - o u w i n d   s p ee d .   an d   b   ar d ef in ed   as:     33 r r c i P a VV   ( 1 4 )     3 33 ci r c i V b VV   ( 1 5 )     On   th o t h er   h an d ,   s o lar   r ad iatio n   in   Ma la y s ia  is   r elativ e l y   h i g h   in   co m p ar is o n   w it h   th w o r ld   s tan d ar d s .   I is   e s ti m ated   t h at   th e   s o lar   p o w er   i n   Ma la y s ia   is   f o u r   ti m es   h i g h er   t h an   t h w o r ld   f o s s il  f u el  r eso u r ce s   [ 27 ] .   T h h ig h est  a m o u n o f   s o lar   r ad iatio n   w ith   an   av er a g o f   m o r t h a n   3   k W h / m 2   th r o u g h o u t h e   y ea r   ca n   b f o u n d   in   Ma la y s i a.   Fro m   t h i s   s o lar   ir r ad iatio n   p r o f ile,   th o u tp u p o w er ,   P pv    g en er ated   f r o m   th e   PV   ar r ay   ca n   b ca lcu lated   u s i n g   ( 1 6 ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     N etlo a d - co n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t Co n s id erin g   I n crea s in g   R en ewa b le   ( S a leh   Y.  A b u ja r a d )   93     pv pv Pv A PG    ( 1 6 )     w h er is   th s o lar   r ad iatio n   (   K W / m 2   ) A pv  is   t h P ar e (   m ) P pv   is   th P m o d u l ef f ic ien c y   an d   i s   eq u al  to   1 6 % in   th i s   ca s s t u d y .   T h p en etr atio n   lev el  i s   d ef i n ed   as:     P en etr atio n   L e v el 2 4 2 4 11 24 1 ( ) ( ) w i n d p v tt tt t t P t P t D      ( 1 7 )       4 . 3   Scena rio   des cr iptio ns   I n   t h is   s t u d y ,   f o u r   d if f er en s ce n ar io s   ar e   cr ea ted   to   ac h i ev t h t h r ee   m ai n   o b j ec tiv e s   o f   th e   w o r k     w h ic h   ar e:    a.   Scen ar io   1 : 0 % R E S p en etr ati o n .     b.   Scen ar io   2 : 1 4 . 5 s o lar - p o w e r   p en etr atio n   c.   Scen ar io   3 : 2 7 . 5 w in d - p o w e r   p en etr atio n .   d.   Scen ar io   4 m i x t u r e   o f   1 0 % so lar - p o w er   an d   1 0 w i n d - p o w er   p en etr atio n .     T h m a x i m u m   f ea s ib le  p en etr atio n   lev e in   s ce n ar io   I I   an d   I I I   w er d eter m i n ed   as  1 4 . 5 an d   2 7 . 5 f o r   th is   ca s s t u d y   b ef o r th t o tal  g en er atio n   ex ce ed s   t h a m o u n t o f   lo ad   at  ce r tain   h o u r s .       4 . 3 . 1   Scena rio   1 :   0 RE S   p e net ra t io   T h is   s ce n ar io   ac ts   a s   t h b en ch m ar k   s ce n ar io .   T h er is   n o   R E co n s id er atio n .   T h er ef o r e,   in   th is   ca s e,   th n e lo ad   is   th s a m as  th t y p ical  lo ad   d em a n d   o f   th s y s te m .   T ab le  3   s h o w s   t h r esu lts   o f   th U C   an al y s is   f o r   t h te n   t h er m a u n i ts .   T h r es u lts   s h o w   t h at  th lo ad   is   s ati s f ied   alo n g   t h s ch ed u li n g   ti m h o r izo n .   A ll  s y s te m   co n s tr ain t s   ar s ati s f ied   a n d   th e   o p ti m al   g en er atio n   co s i s   al s o   o b tain ed .   T h co m m itted   u n i ts   ar r ep r ese n ted   b y   th e ir   r ea v al u o f   d is p atc h   ( p o w er   o u tp u t)   w h ile   th e   d e - c o m m i tted   u n it s   ar e   r ep r esen ted   b y   0   ( o f f ) .       T ab le  3 .   A n   I m p r o v ed   P r io r ity   L is So lu tio n   f o r   T en   Un it s   S y s te m   ( T h er m al)     U1   U2   U 3   U4   U5   U6   U7   U8   U9   U 1 0   H O C ( $ )   S U C ( $ )   T O C ( $ )   H1   4 5 5   2 4 5   0   0   0   0   0   0   0   0   1 3 6 8 3   0   1 3 6 8 3   H2   4 5 5   2 9 5   0   0   0   0   0   0   0   0   1 4 5 5 4   0   1 4 5 5 4   H3   4 5 5   3 7 0   0   0   25   0   0   0   0   0   1 6 8 0 9   9 0 0   1 7 7 0 9   H4   4 5 5   4 5 5   0   0   40   0   0   0   0   0   1 8 5 9 8   0   1 8 5 9 8   H5   4 5 5   3 9 0   0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 0 0 2 0   56 0   2 0 5 8 0   H6   4 5 5   3 6 0   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 2 3 8 7   1 1 0 0   2 3 4 8 7   H7   4 5 5   4 1 0   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 3 2 6 2   0   2 3 2 6 2   H8   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   30   0   0   0   0   0   2 4 1 5 0   0   2 4 1 5 0   H9   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   85   20   25   0   0   0   2 7 2 2 5   8 6 0   2 8 0 8 5   H 1 0   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   33   25   10   0   0   3 0 0 6 2   60   3 0 1 2 2   H 1 1   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   73   25   10   10   0   3 1 9 2 1   60   3 1 9 8 1   H 1 2   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   80   25   43   10   10   3 3 8 9 5   60   3 3 9 5 5   H 1 3   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   33   25   10   0   0   3 0 0 6 2   0   3 0 0 6 2   H 1 4   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   85   20   25   0   0   0   2 7 2 5 5   0   2 7 2 5 5   H 1 5   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   30   0   0   0   0   0   2 4 1 5 0   0   2 4 1 50   H 1 6   4 5 5   3 1 0   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 1 5 1 4   0   2 1 5 1 4   H 1 7   4 5 5   2 6 0   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 0 6 4 2   0   2 0 6 4 2   H 1 8   4 5 5   3 6 0   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 2 3 8 7   0   2 2 3 8 7   H 1 9   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   30   0   0   0   0   0   2 4 1 5 0   0   2 4 1 5 0   H 2 0   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   33   25   10   0   0   3 0 0 6 2   4 9 0   3 0 5 5 2   H 2 1   45 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   85   20   25   0   0   0   2 7 2 5 5   0   2 7 2 5 5   H 2 2   4 5 5   4 5 5   0   0   1 4 5   20   25   0   0   0   2 2 7 4 0   0   2 2 7 4 0   H 2 3   4 5 5   4 2 0   0   0   25   0   0   0   0   0   1 7 6 8 5   0   1 7 6 8 5   H 2 4   4 5 5   3 4 5   0   0   0   0   0   0   0   0   1 5 4 2 7   0   1 5 4 2 7                   T o t a l   c o st   ( $ )   5 5 9 8 9 5   4 0 9 0   5 6 3 9 8 5   * H O C :   h o u r l y   o p e r a t i n g   c o st .   S U C :   s t a r t   u p   c o st .   T O C :   t o t a l   o p e r a t i n g   c o st       Fig u r e   2   s h o w s   t h to tal   d ail y   d e m a n d   o f   th i s   s ce n ar io   w h ic h   i s   s a tis f ied   t h r o u g h   t h t h er m al  p o w er   g en er atio n .   I i s   o b s er v ed   t h at   at  1 5   to   1 8   h o u r s ,   th e   g e n er a ted   p o w er   is   co n s id er ab ly   m o r th a n   t h lo ad   i n   o r d e r   to   s atis f y   t h s y s te m   co n s tr ain ts .   T h is   d i f f er en ce   in   g en er atio n   is   o p ti m all y   s o lv ed   th r o u g h   t h e   ec o n o m ic  d is p atc h   tech n iq u e.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              IS SN :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8 :   8 7     9 8   94       Fig u r 2 .   Dail y   lo ad   d e m an d   a n d   th er m al  s c h ed u led   g e n er ati o n       4 . 3 . 2   Scena rio   2 s o la r - o nly       B ased   o n   th co m p ar is o n   to   f u ll  lo ad   th er m al  g e n er atio n   co s t,  1 4 . 5   o f   s o lar   p en etr atio n ,   w h ich   i s   eq u al  to   3 9 2 9 . 5   MW   ca n   s av $ 8 5 0 0 9 .   T h s h ad ed   ce lls   in   T a b le  4   r ep r esen th s o lar   p en etr atio n   e f f ec o n   th g en er atio n   s c h ed u li n g   w h e r th v a lu o f   ea ch   u n it  o u tp u at  ce r tain   h o u r   h as  b ee n   af f ec ted .   T h r o u g h o u t   th t i m e   h o r izo n   s c h ed u le,   th s ch ed u li n g   h o u r s   a 1 3   an d   1 4   h o u r s   ar m o s a f f ec ted   b y   t h s o lar   p o w er   in te g r atio n .   A t   th e s h o u r s ,   t h g e n er atio n   s ch ed u lin g   is   a f f ec ted   f r o m   t h c h ea p est  u n its   ( U1   an d   U2 )   to   th m o s ex p e n s i v u n its .   T h is   ef f ec is   clea r   w h er th o u tp u t   o f   s o m u n i ts   is   r ed u ce d   w h i le  s o m o th er   u n it s   ar k ep t o f f .       T ab le  4 .   Op tim al  Ge n er atio n   Sch ed u l in g   U n d er   th S h ar o f   So lar   P o w er     U1   U2   U3   U4   U5   U6   U7   U8   U9   U 1 0   M u s t   R u n   H O C ( $ )   S U C ( $ )   T O C ( $ )   H1   4 5 5   2 4 5   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1 3 6 8 3   0   1 3 6 8 3   H2   4 5 5   2 9 5   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1 4 5 5 4   0   1 4 5 5 4   H3   4 5 5   3 7 0   0   0   25   0   0   0   0   0   0   1 6 8 0 9   9 0 0   1 7 7 0 9   H4   4 5 5   4 5 5   0   0   40   0   0   0   0   0   0   1 8 5 9 8   0   1 8 5 9 8   H5   4 5 5   3 9 0   0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   0   2 0 0 2 0   5 6 0   2 0 5 8 0   H6   4 5 5   3 6 0   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   0   2 2 3 87   1 1 0 0   2 3 4 8 7   H7   4 5 5   3 9 3 . 3   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 6 . 6 9   2 2 9 7 0   0   2 2 9 7 0   H8   4 5 5   3 8 3 . 2   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   7 6 . 7 8   2 2 7 9 3   0   2 2 7 9 3   H9   4 5 5   4 1 9 . 8   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 4 0 . 2   2 3 4 3 4   0   2 3 4 3 4   H 1 0   4 5 5   3 2 2 . 8   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   3 3 7 . 2   2 1 7 3 8   0   2 1 7 3 8   H 1 1   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   3 1 . 3 4   0   25   0   0   0   2 2 3 . 7   2 5 3 5 5   5 2 0   2 5 8 7 5   H 1 2   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   9 8 . 0 6   20   25   0   0   0   1 8 6 . 9   2 7 5 2 2   3 4 0   2 7 8 6 2   H 1 3   3 8 8 . 8   1 5 0   0   0   25   20   25   0   0   0   7 9 1 . 2   1 3 8 7 5   0   1 3 8 7 5   H 1 4   1 8 0 . 3   1 5 0   0   0   25   20   0   0   0   0   9 2 4 . 7   9 2 6 4   0   9 2 6 4   H 1 5   3 8 4 . 1   1 5 0   0   0   25   0   0   0   0   0   6 4 0 . 9   1 1 8 0 0   0   1 1 8 0 0   H 1 6   4 2 4 . 3   1 5 0   0   0   25   0   0   0   0   0   4 5 0 . 7   1 2 4 6 7   0   1 2 4 6 7   H 1 7   4 5 5   3 8 6 . 5   0   0   25   0   0   0   0   0   1 3 3 . 5   1 7 0 9 8   0   1 7 0 9 8   H 1 8   4 5 5   3 5 3 . 3   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   6 . 6 7 6   2 2 2 7 0   1 1 1 0   2 3 3 8 0   H 1 9   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   30   0   0   0   0   0   0   2 4 1 5 0   0   2 4 1 5 0   H 2 0   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 6 2   33   25   10   0   0   0   30 0 6 2   4 9 0   3 0 5 5 2   H 2 1   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   85   20   25   0   0   0   0   2 7 2 5 5   0   2 7 2 5 5   H 2 2   4 5 5   3 1 5   1 3 0   1 3 0   25   20   25   0   0   0   0   2 2 7 4 0   0   2 2 7 4 0   H 2 3   4 5 5   4 2 0   0   0   25   0   0   0   0   0   0   1 7 6 8 5   0   1 7 6 8 5   H 2 4   4 5 5   3 4 5   0   0   0   0   0   0   0   0   0   1 5 4 2 7   0   1 5 4 2 7     T o t a l   c o st   ( $ )   4 7 3 9 5 6   5 0 2 0   4 7 8 9 7 6   * H O C :   h o u r l y   o p e r a t i n g   c o st .   S U C :   st a r t   u p   c o st .   T O C :   t o t a l   o p e r a t i n g   c o st       Fig u r e   r ep r esen t s   t h n et  lo ad   r a m p   u n d er   t h s h ar o f   1 4 . 5 g e n er ated   s o lar   p o w er .   B ased   o n   t h e   r esu lt s ,   t h d i f f er e n ce   b et w ee n   t h lo ad   co n s u m p tio n   w it h   p o w er   p r o d u ce d   b y   s o lar   ca n   b g en er ated   b y   t h e   th er m a u n it s .   No tab l y ,   t h s o lar   p o w er   o u tp u s h o w s   m ax i m u m   s o lar   p o w er   g en er at io n   o f   9 2 4 . 7   M W   ar o u n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     N etlo a d - co n s tr a in ed   Un it C o mmitmen t Co n s id erin g   I n crea s in g   R en ewa b le   ( S a leh   Y.  A b u ja r a d )   95   2   p m   i n   t h a f ter n o o n .   Du r i n g   th s a m ti m e,   t h lo ad   d e m a n d   is   1 3 0 0 MW .   A   3 7 5 . 3   MW   is   g en er ated   f r o m   6   u n i ts ,   s ati s f y i n g   th lo ad   d e m a n d   an d   p o w er   s y s te m   co n s tr ai n ts   a s   s h o w n   i n   T ab le  4 .         Fig u r e   3.   Netlo ad   r am p   w it h   t h s h ar o f   1 4 . 5 % o f   s o lar   p o w er         4 . 3 . 3   Scena rio   3 :   w ind - o nly     B y   co m p ar i s o n   to   t h f u ll  lo ad   th er m al  g e n er atio n   co s t,  t h to tal  co s s a v i n g   ac h ie v ed   is   eq u al  to   $ 1 4 9 0 5 0   f o r   w i n d   p o w er   g en e r atio n   o f   7 4 5 2 . 5   M W   at   2 7 . 5 w i n d   p en etr atio n .   I ca n   b o b s er v ed   f r o m   T ab le  5   th at  th ch ea p er   u n it s   o f   U 1   an d   U2   r em ai n   ON  co n ti n u o u s l y   to   s h ar th m aj o r   p o r tio n   o f   lo ad   d em a n d .   T h ex p en s i v u n i ts   o f   U6   t o   U1 0   ar OFF  f o r   th to tal   o p er atio n   h o u r s   a s   co m p ar ed   to   th b ase  ca s e.   Fu r t h er m o r e,   it  i s   n o ticed   t h at   th m i n i m u m   t h er m al   p o w er   o u tp u t   o cc u r s   d u r in g   1 4   h o u r s   w it h   5   u n i ts   O d u to   t h h i g h e s g e n er atio n   o f   w i n d   p o w er   at  t h at  ti m e.   So m u n its   ar k ep t   w i th i n   t h eir   m i n i m u m   g en er at io n   ca p ac it y   at  p ea k   lo ad   h o u r s   to   f u lf ill  r eser v r eq u ir e m e n a n d   g e n er atio n   co n s tr ain ts .   T h s h ad ed   ce lls   in   t h f o llo w in g   T ab le  r ep r esen th w i n d   p en etr atio n   ef f ec o n   t h g en er atio n   s c h ed u li n g   w h er t h v alu o f   ea ch   u n it o u tp u t a t th at  ce r tain   h o u r   h as b ee n   a f f ec t ed .       T ab le  5 .   Op tim al  Ge n er atio n   Sch ed u l in g   U n d er   th S h ar o f   W in d   P o w er     U1   U2   U3   U4   U5   U6   U7   U8   U9   U 1 0   M u s t   R u n   H O C ( $ )   S U C ( $ )   T O C ( $ )   H1   4 5 5   1 8 0 . 5   0   0   0   0   0   0   0   0   6 4 . 4 6   1 2 5 6 2   0   1 2 5 6 2   H2   4 5 5   2 8 6   0   0   0   0   0   0   0   0   9 . 0 3 9   1 4 3 9 7   0   1 4 3 9 7   H3   4 5 5   3 6 8 . 3   0   0   25   0   0   0   0   0   1 . 6 7 9   1 6 7 8 0   9 0 0   1 7 6 8 0   H4   4 5 5   4 5 5   0   0   3 0 . 9 6   0   0   0   0   0   9 . 0 3 9   1 8 4 1 7   0   1 8 4 1 7   H5   4 5 5   3 6 7 . 7   0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 2 . 3 2   1 9 6 3 0   5 6 0   2 0 1 9 0   H6   4 5 5   3 5 8 . 3   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 . 6 7 9   2 2 3 5 8   1 1 0 0   2 3 2 3 3   H7   4 5 5   4 0 8 . 3   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 . 6 7 9   2 3 2 3 3   0   2 3 2 3 3   H8   4 5 5   2 4 6 . 4   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 1 3 . 6   2 0 4 0 5   0   2 0 4 0 5   H9   4 5 5   1 5 0   1 1 2 . 6   1 3 0   25   0   0   0   0   0   4 2 7 . 4   1 8 4 3 2   0   1 8 4 3 2   H 1 0   4 5 5   3 3 9 . 3   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   3 2 0 . 7   2 2 0 2 6   0   2 2 0 2 6   H 1 1   4 5 5   3 1 1 . 2   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   3 9 8 . 8   2 1 5 3 4   0   2 1 5 3 4   H 1 2   4 5 5   1 5 0   9 2 . 9 5   1 1 1 . 8   25   0   0   0   0   0   6 6 5 . 3   1 7 7 8 8   0   1 7 7 8 8   H 1 3   4 5 5   1 5 0   3 8 . 6 6   6 0 . 3 4   25   0   0   0   0   0   6 7 1   1 6 0 0 5   0   1 6 0 0 5   H 1 4   4 5 5   1 5 0   2 8 . 7 9   5 0 . 9 8   25   0   0   0   0   0   5 9 0 . 2   1 5 6 8 3   0   1 5 6 8 3   H 1 5   3 7 8   1 5 0   0   20   25   0   0   0   0   0   6 2 7   1 2 7 1 0   0   1 2 7 1 0   H 1 6   1 8 9 . 7   1 5 0   0   20   25   0   0   0   0   0   6 6 5 . 3   9 6 1 1   0   9 6 1 1   H 1 7   3 1 6 .6   1 5 0   0   20   25   0   0   0   0   0   4 8 8 . 4   1 1 6 9 5   0   1 1 6 9 5   H 1 8   4 5 5   3 2 7 . 9   0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 6 2 . 1   1 8 9 3 4   0   1 8 9 3 4   H 1 9   4 5 5   2 9 3   0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 9 7   1 8 3 2 5   0   1 8 3 2 5   H 2 0   4 5 5   4 2 7 . 2   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   2 3 2 . 8   2 3 5 6 3   5 6 0   2 4 1 2 3   H 2 1   4 5 5   4 1 3 . 1   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 4 6 . 9   2 3 3 1 7   0   2 3 3 1 7   H 2 2   3 9 6 . 6   1 5 0   20   20   25   0   0   0   0   0   4 8 8 . 4   1 4 0 5 1   0   1 4 0 5 1   H 2 3   2 2 7 . 8   1 5 0   20   20   25   0   0   0   0   0   4 5 7 . 2   1 1 2 6 7   0   1 1 2 6 7   H 2 4   1 5 2 . 8   1 5 0   20   20   0   0   0   0   0   0   4 5 7 . 2   9 0 9 4   0   9 0 9 4                         T o t a l   c o st   ( $ )   4 1 1 8 1 7   3 1 2 0   4 1 4 9 3 7   * H O C   :   h o u r l y   o p e r a t i n g   c o st .   S U C :   s t a r t   u p   c o st .   T O C :   t o t a l   o p e r a t i n g   c o st       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              IS SN :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8 :   8 7     9 8   96   4 . 3 . 4   Scena rio   4 :   m i x t ure  o f   1 0 s o la a nd   1 0 w ind   penet ra t io   I n   th i s   s ce n ar io ,   m ix ed   g e n er atio n   o f   s o lar   an d   w i n d   p o w er   r eso u r ce s   is   p r ese n ted .   A   f ea s ib le  p en etr atio n   le v el  o f   1 0 f o r   ea ch   r eso u r ce   i s   h y b r id ized .   T h o p ti m al  s ch ed u li n g   o f   t h is   s ce n ar io   is   g i v e n   i n   T ab le  6 .   T h 3   u n its   t h at  ar m o s e x p en s i v a n d   s atis f ied   th lo ad   d em a n d   an d   t h s y s t e m   co n s tr ain t s   ar k ep o f f .   T h s h ad ed   ce lls   in   th f o llo w in g   tab le  r ep r esen t   th e f f ec o f   m i x ed   g e n er atio n   o n   t h g en er atio n   s ch ed u lin g   co m p ar ed   to   b ase  ca s s y s te m .   Fro m   t h an al y s i s ,   th to tal  co s o b tain ed   in   th is   ca s is   $ 5 0 3 8 3 0   f o r   5 4 2 0   M W   p o w er   g e n er a ted   f r o m   b o th   s o lar   an d   w i n d .   T h is   co m b i n atio n   i s   ab le  to   r ed u ce   $ 6 7 0   in     to tal  SUC .   T ab le  6   an d   Fig u r 4   s h o w   t h a t h e   h o u r l y   lo ad   d e m a n d   m i n u s   t h e   s u m m at io n   o f   s o la r   an d   w i n d   p o w er   o u tp u f o r   ea ch   h o u r   is   s u p p o r ted   b y   t h t h er m a u n i ts .   T h m in i m u m   m i x   p o w er   g en er ated   i s   ab o u t   0 . 6 1   MW   at  th 6 th   h o u r .   T h th er m a p o w er   o u tp u i s   co n s id er ed   to   b th h i g h est  a n d   g en e r ated   f r o m   t h e   f ir s t   5   ch ea p est   u n it s   ( U1   to   U5 ) .   T h h ig h est   R E S   o u tp u is   o b s er v ed   at  th 1 4 th   h o u r   with   8 5 2 . 3 4   MW .   T h n et  lo ad   is   f u l f illed   t h r o u g h   U1   to   U5   s atis f y in g   t h lo ad ,   r eser v es  a n d   s y s te m s   co n s tr ain ts   w it h   t h lo w es t   p r ice.           Fig u r e   4.   Net lo ad   r am p   w it h   m i x ed   g en er at io n   o f   1 0 % so la r   an d   1 0 w in d   p en etr atio n       T ab le  6 .   Op tim al  Ge n er atio n   Sch ed u l in g   U n d er   th S h ar o f   Mi x ed   So lar   an d   W in d   P o w e r     U1   U2   U3   U4   U5   U6   U7   U 8   U9   U 1 0   1 0 S o l a r   10 W i n d   T o t a l   R ES  ( M W )   H O C ( $ )   S U C   ( $ )   T O C ( $ )   H1   4 5 5   2 2 1 .6   0   0   0   0   0   0   0   0   0   2 3 . 4 4   2 3 . 4 4   1 3 2 7 5   0   1 3 2 7 5   H2   4 5 5   2 9 1 . 7   0   0   0   0   0   0   0   0   0   3 . 2 8 7   3 . 2 8 7   1 4 4 9 7   0   1 4 4 9 7   H3   4 5 5   3 6 9 . 4   0   0   25   0   0   0   0   0   0   0 . 6 1   0 . 6 1   1 6 7 9 9   9 0 0   1 7 6 9 9   H4   4 5 5   4 5 5   0   0   3 6 . 7 1   0   0   0   0   0   0   3 . 2 8 7   3 . 2 8 7   1 8 5 3 2   0   1 8 5 3 2   H5   4 5 5   3 8 1 . 9   0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   0   8 . 1 1 7   8 . 1 1 7   1 9 8 7 8   5 6 0   2 0 4 3 8   H6   4 5 5   3 5 9 . 4   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   0   0 . 6 1   0 . 6 1   2 2 3 7 6   1 1 0 0   2 3 4 6 7   H7   4 5 5   4 0 9 . 4   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   1 1 . 5 1   0 . 6 1   1 2 . 1 2   2 3 2 5 1   0   2 3 2 5 1   H8   4 5 5   3 8 2 . 3   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   5 2 . 9 5   7 7 . 6 8   1 3 0 . 6   2 2 7 7 7   0   2 2 7 7 7   H9   4 5 5   4 0 4 . 6   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   9 6 . 6 9   1 5 5 . 4   2 5 2 . 1   2 3 1 6 7   0   2 3 1 6 7   H 1 0   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 1 3 . 4   0   0   0   0   0   2 3 2 . 5   1 1 6 . 6   3 4 9 . 1   2 5 8 4 1   0   2 5 8 4 1   H 1 1   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 3 5   0   0   0   0   0   1 5 4 . 2   1 4 5   2 9 9 . 3   2 6 2 8 7   0   2 6 2 8 7   H 1 2   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   8 8 . 0 9   0   0   0   0   0   1 2 8 . 9   2 4 1 . 9   3 7 0 . 8   2 5 3 2 2   0   2 5 3 2 2   H 1 3   4 5 5   4 1 6   1 30   1 3 0   25   0   0   0   0   0   5 4 5 . 6   2 4 4   7 8 9 . 6   2 3 3 6 7   0   2 3 3 6 7   H 1 4   4 5 5   3 4 5 . 4   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   6 3 7 . 7   2 1 4 . 6   8 5 2 . 3   2 2 1 3 1   0   2 2 1 3 1   H 1 5   4 5 5   2 3 2   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   4 4 2   2 2 8   6 7 0   2 0 1 5 4   0   2 0 1 5 4   H 1 6   4 5 5   1 5 0   7 9 . 2 6   9 8 . 8 3   25   0   0   0   0   0   3 1 0 . 8   2 4 1 . 9   5 5 2 . 7   1 7 3 3 6   0   1 7 3 3 6   H 1 7   4 5 5   1 5 0   8 6 . 6   1 0 5 . 8   25   0   0   0   0   0   9 2 . 0 9   1 7 7 . 6   2 6 9 . 7   1 7 5 7 8   0   1 7 5 7 8   H 1 8   4 5 5   3 0 1 . 1   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   4 . 6 0 4   5 8 . 9 5   6 3 . 5 5   2 1 3 5 8   0   2 1 3 5 8   H 1 9   4 5 5   3 5 2   1 3 0   1 3 0   25   0   0   0   0   0   0   1 0 8   1 0 8   2 2 2 4 7   0   2 2 2 4 7   H 2 0   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   1 0 0 . 3   20   25   0   0   0   0   8 4 . 6 7   8 4 . 6 7   2 7 5 6 9   8 6 0   2 8 4 2 9   H 2 1   4 5 5   4 5 5   1 3 0   1 3 0   3 1 . 5 9   20   25   0   0   0   0   5 3 . 4 1   5 3 . 4 1   2 6 1 7 9   0   2 6 1 7 9   H 2 2   4 5 5   1 5 0   1 1 7 . 4   1 3 0   25   20   25   0   0   0   0   1 7 7 . 6   1 7 7 . 6   2 0 5 1 0   0   2 0 5 1 0   H 2 3   4 5 5   1 5 0   7 8 . 7 3   0   25   0   25   0   0   0   0   1 6 6 . 3   1 6 6 . 3   1 6 1 7 5   0   1 6 1 7 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.