I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   4 A ugus t   20 20 ,   pp .   4237 ~ 424 3   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 4 . pp 423 7 - 424 3             4237       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   E n e r g y   c o st   s a v i n g s b a sed  o n   t h e   U PS       P h u   Tr an   T i n 1 ,   D u H u n H a 2 ,   M i n h   Tr an 3 ,   Q .   S .   V u 4   1 F a c ul t y   of   E l e c t r o ni c s   T e c hno l o gy ,   I ndus t r i a l   U n i v e r s i t y   of   H o   C hi   M i nh   C i t y ,   V i e t n a m     2 W i r e l e s s   C o m m uni c a t i o ns   R e s e a r c h   G r o up,   F a c ul t y   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 ,     T o D uc   T ha ng   U n i v e r s i t y ,   V i e t na m   3 O pt o e l e c t r o ni c s   R e s e a r c G r o up ,   F a c ul t y   of   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 ,     T o D uc   T ha ng   U n i v e r s i t y ,   V i e t na m   4 N a t i o na l   K e y   L a bo r a t o r y   o f   D i g i t a l   C o nt r o l   a nd   S y s t e m   E ng i n e e r i ng ,   V i e t n a m         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   5 ,   2019   R e v i s e F e b   2 1 ,   202 0   A c c e pt e F e b   29 ,   202 0       E n e rgy - s a v i n g ,   i m p r o v i n g   e n e r gy   e ff i c i e n c y ,   a n f i n di n a   n e w   e ff i c i e n t   w a y   t o   us e   e n e r gy   a r e   c o n s i de r e a s   a u r ge n t   p rob l e m   i n   ov e r   t h e   w o r l d .   I n   t hi s   p a pe r,   w e   c o n s i de r   t h e   e c o n o m i c s   o f   e n e r gy   us e   i n   c o m b i na t i o w i t h   e n e r gy   s t o r a ge   u ni t s   w h e r e   t w o   fo r m s     of   e l e c t r i c i t y   e xi s t   i t h e   po w e r   s y s t e m .   T h e t h e   p r o b l e m   of    o pt i m i z i n g   t h e   i n s t a l l a t i o n   c a pa c i t y   (t o   o pt i m i z e   t h e   i n v e s t m e n t   c o s t s   fo r   e n e r gy   s t o r a ge i s   p r e s e n t e a n i n v e s t i ga t e i n   c o nn e c t i o n     w i t t h e   c o n v e r s i o s y s t e m s .   T h e   t o pi c   o pe n s   a   v e r y   s i gni f i c a n t     r e s ul t ,   i n c l ud i n t h e   i nt r o duc t i o o f   a   m a t h e m a t i c a l   m o de l   t o   c a l c ul a t e   t h e   s i m ul a t i o i o pt i m i z i n g   t h e   i n s t a l l a t i o c a pa c i t y   of    t h e   e qui p m e n t   i t h e   s y s t e m ,   m u l t i - s o ur c e   po w e r ,   a s   w e l l   a s   v o l t a ge   a n po w e r   s t a b i l i t y   b e n e f i t s .   Ke y w or d s :   E n e rgy   s t o r a ge   L i n e a p r o g r a m m i n g   p r o b l e m   O pt i m i z a t i o n   S i m pl e x - m e t h o d   C opy r i gh t   ©   2020   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 :   D u y - H un H a ,     W i r e l e s s   Co m m u n i c a t i o n s   R e s e a r c G r o up   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n gi n e e r i ng   T o n   D uc   T ha n g   U n i v e r s i t y   H o   Ch i   M i nh  Ci t y ,   V i e t na m   E m a i l :   h a d uy h un g @ t dt u . e du. v n       1.   I N TR O D U C TI O N   T h i s   p a pe c o n s i de r s   t h e   p r o b l e m ,   w h i c h   r e l a t e d   t o   t h e   r e s e a r c p r o j e c t   t o   i m p r o v e   e c o n o m i c   a nd  t e c hn i c a l   e f f i c i e n c y   i n   t h e   c u rr e n t   pe r i o o f   t h e   R us s i a n   F e de r a t i o n   po w e r   s y s t e m s I n   f a c t ,   t h e r e   ha v e   a   t w o - pr i c e   m e c h a ni s m   e xi s t s   (e l e c t r i c i t y   p r i c e s   v a r y   be t w e e n   pe a k   a n d   o ff - pe a t i m e s )   i t   i s   po s s i b l e   t r e c e i v e   s o m e   de gr e e   o f   e n e rgy   c o s t   s a v i n gs   w h e i n s t a l l i n g   u ni t s .   e n e r gy   s t o r a ge   [ 1 - 12 ] .   I t hi s   p a pe r ,   w e   pr o po s e d   t h e   f o l l ow i n g s   p r o b l e m s   a s   1)  T h e   l e v e l   of   c o s t   s a v i n gs   o f   h o w   e n e r gy   i s   a c hi e v e a n h o w   t c o n t r o l   t h e   o pe r a t i o n   o f   t h e   U P S   t o   s a ve   c o s t s ;   2)  T h e   c o r re l a t i o n   o f   t h e   c a pa c i t y   c o m po n e nt s   o f   t h e   l o a d,     t h e   c a pa c i t y   of   t h e   s up pl y   n e t w o r k,   t h e   c a pa c i t y   of   t h e   c o nv e r t e r   a n t h e   c a p a c i t y   of   t h e   e n e r gy   s t o r a ge   t o   h o w   t o   s a v e   m a xi m u m   c o s t ;   3)   t h e   a b i l i t y   t o   s t a b i l i z e   t h e   v o l t a ge   i t h e   s y s t e m .   T h e s e   pr o b l e m s   a r e   t h e   a i m   o f   t h i s   pa pe r.   T h e   i n v e s t m e n t   a nd  o pe r a t i o o f   a n   e n e rgy   s t o r a ge   de v i c e   a r e   s i g ni f i c a nt   f o r   t h e   o w n e o f   t h e   l o a i f   i t   r e duc e s   e n e rgy   c os t s .   T h e   po w e r   s upp l y   s y s t e m   c a n   a l s o   f i na n c e   t h e   i n v e s t m e n t   a n d   o pe r a t i o n   o f   s t o ra ge   de v i c e s   i f   i t   h e l ps   r e duc e   t h e   u n e v e nn e s s   o f   t h e   n e t w o r k.     In  o pt i m i z i n g   e n e r gy   c o n s um p t i o n   c o s t s ,   i t   m e a n s   t h a t   w e   w i l l   c o n s i de r   t h e   i s s ue   o f   e n e r gy   e ff i c i e n c y   f r o m     t h e   o w n e r s '   pe r s pe c t i v e   [ 13,   14 ].   T h i s   p a pe r   de v e l o ps   a n s o l v e s   t h e   p r o b l e m   of   de t e r m i ni n t h e   m i n i m u m   c o s t   of   e n e r gy   c o n s um pt i o n   w h e n   t h e   ra t i o s   of   pow e r   c o n s um p t i o o f   l o a c o m po n e n t s ,   c o n v e r t e r   po w e r ,   a n s t o r a ge   c a pa c i t y   a m o un t .   A s s um e   t ha t   e n e r gy   c o n s um e r s   c o n s u m e   o n l y   a c t i v e   p ow e r .   T h e   l o a c h a ra c t e ri s t i c s   a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   4 A ugus t   2 020   :     42 37   -   424 3   4238   m a x i m u m   du r i ng  t h e   d a y   a n d   v a r y   be t w e e n   da y s   i n   a   w e e k .   T h e   c a pa c i t y   of   t h e   l o a c o n s i s t s   o f   t w o   pa r t s ;     t h e   f i xe c o m po n e n t   i n c l ude s   e s s e n t i a l   l o a ds ,   a n t h e   c o m pon e n t   c a n   b e   c h a n ge d ,   t ha t   i s ,   c a n   s hi f t   t h e   t i m e   o us e .   T h e   u ni t ,   t h e   l o a d,   a n d   t h e   po w e r   f r o m   t h e   g ri a re   c o n n e c t e d   t o   t h e   di s t ri b ut i o c o n t r o l   s y s t e m   (i n c l udi ng  c h a r ge / di s c ha r ge   a n c o n v e r t e r   c o n t r o l l e r s ) .   T o   s o l ve   t hi s   p r o b l e m ,   w e   put   t h e   p r o b l e m   of   s o l v i n l i n e a r   p r o gra m m i ng  p r o b l e m s   w i t h   t h o us a n ds   o f   v a r i a b l e s .   T h e   s y s t e m ' s   w o r ki n g   m o de   i s   s i m ul a t e f o r     a   w e e w i t a   di s c r e t e   d i s t a n c e   o f   12  m i nut e s .   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   p r o b l e m   h a v e   p r o v e t ha t   t h e   us e   o f   U P S s   b r i n gs   e c o n o m i c   e f f i c i e n c y   o f   5 - 25%,   w i t h o ut   t a ki ng  i n t o   a c c o un t   t h e   c o s t   o f   t h e   s y s t e m ,   s t o ra ge   de v i c e s ,     a n d   a s s o c i a t e d   e n e r gy   c o n v e r t e r s .   T h e   a s s e s s m e n t   o f   t h e   o v e r a l l   e c o n o m i c   e f f i c i e n c y   of   t h i s   t o pi c   m us t   b e   i n v e s t i ga t e f o r   a l l   t h e   a b ov e   f a c t o r s .   I t h e   ge n e r a l   c o n c l us i o n   o f   t h e   pa pe r   c o n f i r m s   t ha t   a t   p r e s e nt   due   t t h e   p r i c e   o f   t h e   v a ri a b l e   a n d   e n e r gy   s t o r a ge   de v i c e s   i s   s t i l l   hi g c o m pa r e t o   t h e   c o s t   s a v i n gs   b r o ught   by     t h e   t w o - pr i c e   m e c ha ni s m ,   t h e   us e   o f   s uc h   de v i c e s   a r e   i n e f f i c i e nt .   H ow e v e r ,   t h e   t o pi c   o pe n s   a   v e r y   s i gn i f i c a nt   r e s ul t ,   i n c l udi ng  t h e   i n t r o duc t i o o f   a   m a t h e m a t i c a l   m o de l   t o   c a l c ul a t e   t h e   s i m u l a t i o i o pt i m i z i n g     t h e   i n s t a l l a t i o c a p a c i t y   o f   t h e   e qui pm e n t   i t h e   s y s t e m ,   m ul t i - s o ur c e   po w e r ,   a s   w e l l   a s   v o l t a ge   a nd  po w e r   s t a b i l i t y   be n e f i t s .   T h e   r e s t   o f   t h e   p a pe r   i s   c o n s t ruc t e a s   t h e   f o l l o w i n g.   T h e   m a t h e m a t i c a l   f o r m u l a t i o i s   pr o po s e i n   t h e   s e c o n s e c t i o n .   I n   t h e   t h i rd  s e c t i o n ,   s o m e   n u m e ri c a l   r e s ul t s   a n d   di s c us s i o n s   a r e   p r e s e nt e a nd  a n a l y z e d.   T h e   l a s t   s e c t i o n   d ra w s   s o m e   c o n c l us i o n s   f r o m   t hi s   r e s e a r c h.       2.   M A TH EM A TI C A L   F O R M U LA TI O N   In   t h i s   s e c t i o n ,   w e   gi v e   t h e   qua nt i t i e s   de s c r i b e   t h e   p r o b l e m   a n t h e i r   l i m i t a t i o n s .   F i r s t ,   t o   m a ke   i t   c l e a r,   w e   i nt r o duc e   t h e s e   qua nt i t i e s   a s   c o n t i n uo us   f un c t i o n s   ov e r   t i m e ,   t h e w e   t a ke   a   di s c r e t e   s t e p   o ve r   t i m e ,   a n a l l   qua nt i t i e s   de s c r i b e   t h e   p r o b l e m   b e c o m e   v e c t o r s   w h o s e   c o m po n e n t s   w i l l   b e   v a l ua b l e   a t   di s c r e t e   po i n t s .   F o r   U P S ,   b a t   m a x b a t b a t   m a x b a t , ( ) , , ( ) P P t W W t a r e   c o rr e s po n di n g   t o   t h e   c a pa c i t y   of   t h e   po w e r   c on v e r t e r   s u i t a b l e   t o   c o n n e c t   t h e   u ni t   a n t h e   g ri d.   I n s t a n t a n e o us   ge n e ra t i n g/ r e c e i v i n c a p a c i t y   of   t h e   u n i t   m us t   b e   s y n c h r o ni z e d   w i t t h e   c a p a c i t y   of   t h e   i n v e r t e r.   T h e   qu a n t i t i e s   de s c r i b e   t h e   e l e c t r i c a l   s t o ra ge   p a r t   a r e ,     b a t   m a x b a t b a t   m a x () P P t P   (1)     b a t b a t   m a x 0 ( ) W t W    (2)     w h e r e     b a t b a t b a t 0 ( ) ( ) ( 0) t W t P t dt W      It   s h o ul b e   n o t e t h a t   t h e   m a xi m um   c a pa c i t y   a n c a p a c i t y   of   t h e   b a t t e r y   m us t   b e   t a ke n   a c c o r di n t t h e   c h a rge / di s c h a rge   l i m i t s   o f   t h e   b a t t e r y ,   w i t hi n   w h i c h   t h e   U P S   o pe r a t e s   c o r r e c t l y ,   i . e .   de pe n di ng  o   t h e   c ha r ge / d i s c ha r ge   c h a ra c t e r i s t i c s   a c c o r di n g   t o   t h e   c o n d i t i o n   o f   t h e   e n e r gy - s a v i n g   u ni t .   T h e s e   l i m i t s   a r e   di f fe r e nt   f o r   e a c h   t y pe   o f   b a t t e r y   us e d   a s   s h o w n   i n   [ 15 ] .   If   b a t ( 0 ) 0 W t h e n     ba t ba t 0 ( ) ( ) t W t P t dt   (3)     R e ga r di n g   t h e   c a p a c i t y   t a ke n   f r o m   t h e   g r i n e t   m a x n e t , ( ) P P t a r e   t h e   m a x i m um   po w e r   a l l o w e f r o m     t h e   g r i a n d   i n s t a nt a n e o us   po w e r ,   w e   h a v e :     n e t n e t   m a x 0 ( ) P t P    (4)     F o r   l o a d ,   l o a d () Pt   i s   t h e   i n s t a nt a n e o us   po w e r   o f   t h e   i n i t i a l   l o a d .   A s   m e nt i o n e d   a b o ve ,   t h e r e   a r e   t w c o m po n e n t s   c o n s t () Pt a n d v a r () Pt   a s   s h o w n   i t h e   b e l ow   e qua t i o n :     l o a d c o n s t v a r ( ) ( ) ( ) P t P t P t    (5)     w h e r e   c o n s t () Pt   i s   t h e   l o a d   c o m po n e n t   i s   a l w a y s   pr e s e n t   a n d   c a nn o t   b e   c ha n ge d   a t   us e   t i m e ,   i . e .   i t s   g ra p do e s   n o t   c ha n ge   a f t e o pt i m i z a t i o n ;   v a r () Pt is   t h e   c o m po n e nt   m a y   c h a nge   w h e i t   i s   us e d,   i . e .   i t s   g r a p w i l l   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       E ne r g y   c os t   s av i ngs   bas e d   on   t h e   uni n t e r r up t i b l e …  ( P hu  T r an  T i n )   4239   c h a nge a f t e o pt i m i z a t i o n.   T h e   l o a d   e n e r gy   l o a d W   c o n s um e f ro m   0 t   t o   t Т ,   w i t h   T   t h e   s i m ul a t i o t i m e ,   i n   t h i s   p r o b l e m   w e   s i m ul a t e   t h e   s y s t e m   o pe r a t i n g   w i t h i a   w e e k,   w e   h a v e   [ 16 ] .     l o a d l o a d c o n s t v a r c o n s t v a r 0 0 0 ( ) ( ) ( ) T T T W P t d t P t d t P t d t W W   (6)     w h e r e     v a r v a r 0 () T W P t d t   (7)     P ow e r   b a l a n c e   e qua t i o n   i s   gi v e n   b y :     b a t n e t l o a d ( ) ( ) ( ) P t P t P t    o r   v a r b a t n e t c o n s t ( ) ( ) ( ) ( ) P t P t P t P t   (8)     W e   t a ke   i nt o   a c c o un t   t h e   v e c t o r s   v ar ,     b a t ,     n e t ,   w h o s e   e l e m e n t s   a r e   v a l ue s   c o r r e s po n d i n t o   qua nt i t i e s v a r b a t n e t ( ) , ( ) , ( ) P t P t P t   a t   di s c r e t e   po i nt   s 11 : { 0 ; ;   } k k k N t t t t h t T ,   w i t h   is   t h e   o b s e r v a t i o s t e duri n g   s i m ul a t i o -   1 m i nut e s .   N e xt ,   t o   m a ke   w r i t i n g   qu a n t i t i e s   s i m p l e r ,   w e   de n o t e v a r , v a r b a t , b a t n e t , n e t ( ) , ( ) , ( ) k k k k k k P P t P P t P P t .   T h e n   w e   ha v e :     v a r , 1 b a t , 1 n e t , 1 v a r , 2 b a t , 2 n e t , 2 v a r b a t n e t v a r , b a t , n e t , ;     ;     NNN P P P P P P P P P P P P M M M     S uppo s e   K   (t -   t h e   p ri c e   o f   e l e c t r i c i t y   pur c ha s e f r o m   t h e   g ri c h a nge s   a c c o r di n g   t o   t h e   t i m e   o f   us e   a c c o r di n t o   a   k n o w n   r u l e .   I n   t h i s   p r o b l e m ,   w e   t a ke   t h e   e l e c t r i c i t y   pri c e   i t h e   c i t y   of   S a i nt - P e t e r s b u r g,     M a y   2019.   D a y t i m e   p ri c e s   a r e   7 . c e n t s   /   kW a nd  a t   n i g ht   4. c e n t s   /   kW h.   S i m i l a r l y ,   w e   i n c l ude   t h e   p ri c e   v e c t o r   s o   t ha t   w e   c a n   w ri t e   e qu a t i o n s   i t h e   f o r m   o f   m a t ri c e s .   T h e   c o s t   f o r   t h e   e n e r gy   s t o r a ge   u ni t   w i l l   b e   c a l c ul a t e f r o m   t h e   c a p a c i t y   a nd  t h e   o pt i m a l   b a t t e r y   c a pa c i t y   r e c e i ve duri n t h e   s i m ul a t i o n s .   T h e   o b j e c t i ve   f un c t i o c a b e   fo r m ul a t e d   a s     n e t m in t f  KP   (9)     T h e   l i m i t s   in   (8)   i ndi c a t e   t h e   f a c t   t ha t   t h e   t o t a l   po w e r   t a ke f r o m   t h e   g ri d   a n d   t h e   u ni t   i s   e qu a l   t o     t h e   l o a d   c a pa c i t y   a t   a n y   gi v e n   t i m e .   H e n c e ,   i n   v e c t o r   f o r m ,   (7 i s   re w r i t t e a s       v a r v a r v a r , v a r 1 l o a d c o n s t 1 0 () T N t n n W P t d t P h h B W W 1P     w h e r e   1     U ni t   v e c t o r s   of   t h e   c o rr e s po n di n g   s i z e .   F r o m   t h e   h y po t h e s i s   t h a t   t h e   i n i t i a l   s t a t e   b a t (0 ) W of   t h e   u ni t   a n t h e   s a m e   b a t , N W -   t h e   r e m a i n i ng  po w e r   o f   t h e   u ni t   a r e   e qua l ,   w e   ge t   t h e   l i m i t s :     b a t b a t b a t b a t , 1 2 b a t , ( 0 ) t N W W h W B W 1P ha y   b a t 2 b a t , b a t ( 0 ) t N h B W W 1P     T h e (8)   c a b e   r e f o r m ul a t e a s   t h e   f o l l ow i n g     { c onst , 1 v a r c onst , 2 ba t 3 ne t c onst , N P P P             X P E E E P B P M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   4 A ugus t   2 020   :     42 37   -   424 3   4240   W h e r e   E     m a t r i x   u ni t .   F i n a l l y ,   w e   h a v e     v a r 1 ba t 2 ne t 3 t t hB hB h h h      1 0 0 P 0 1 0 P AX B E E E P B   (10)     w h e r e   0     v e c t o r s   h a v e   n o   c o r r e s po n d i n g   di m e n s i o n s .   In   (3) ,   w e   de n o t e   t ha t   t h e   U P S   a n c o n v e rt e r s   h a v e   n o   l o s s   t he n     b a t , n b a t b a t , b a t   m a x 1 0 (0 ) ;       1 , n i i W W P h W n N     O i t h e   m a t ri f o r m   a s     b a t , 1 b a t , 2 b a t b a m a x b a t b a t , 1 0 0 1 1 0 ( 0 ) ( 0 ) 1 1 1 N P P W h W W P              S 11 L L M M M O M L 1 4 4 4 4 4 4 2 4 4 4 4 4 4 3     Or   b a t b a m a x b a t b a t ( 0 ) ( 0 ) W W W hh 1 S P 1 t h e n     b a m a x b a t b a t b a t ( 0 ) 1 ( 0 ) WW hW        S 1 P S 1     F i na l l y ,   w e   h a v e     v a r b a m a x b a t b a t b a t n e t ( 0 ) 1 ( 0 ) WW hW                    0 0 P S 1 P C X D S 1 P 0 0   (11)     W e   r e - l i s t   t h e   e n t i r e   m a t h e m a t i c a l   m o de l   o f   t h e   p r o b l e m   t o   b e   s o l ve as     v a r n e m a x l o a d   m a x b a m a x b a t b a m a x n e t n e m a x 0 ( ) ( )     0 ( ) P t P P P P t P P t P  v a r l o a d c o n st b a t m a x b a t b a t m a x n e t n e t m a x PP PP P       0 P 1 1 P 1 0 P 1   (12)     T h e   p r o b l e m   (12)  i s   f o r m e f r o m   t h e   p r o b l e m   (9)  w i t h   c o ndi t i o n s   i t h e   f o r m   o f   e qua l i t y   (10)  a n d   i n e qua l i t i e s   (11)  r e l a t e t o   l i n e a p r o g r a m m i n p r o b l e m s ,   a n t o   s o l v e   pr o b l e m s   o f   t h i s   t y pe ,   w e   a ppl y     t h e   s i m pl e x   m e t h o d   a s   i [ 17 - 21] .   T h e   t o t a l   n u m b e r   o f   v a ri a b l e s   w h e s i m ul a t i n g   t h e   s y s t e m   w i t h i a   w e e k   w i t a   12 - m i n u t e   o b s e r v a t i o n   s t e p   i s   2520   v a r i a b l e s .       3.   N U M ER I C A R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   F i gu r e   1 ( a )   c o rr e s po n ds   t o   t h e   c a s e   w h e v a r c o n s t ( ) ( ) P t P t ,   w h e t h e   po w e r   o ut put   i s   i n t e r c ha n ge a b l e   a nd  c a nn o t   b e   c h a n ge e qu a l l y .   A s   y o c a n   s e e ,   t h e   a c t u a l   U P S   i s   a l m o s t   u n us e (c u r v e   b a t () Wt ).   T h e   c a p a c i t y   of   t h e   U P S   c a n   t h e b e   r e duc e t o   10   kW h.   T h e   e c o n o m i c   b e n e f i t s   a r e   a b o ut   20%   o   t h e   o ri gi na l .   F i g u r e   1 ( b )   c o rr e s po n ds   t o   t h e   c a s e   v a r c o n s t ( ) 0 . 2 ( ) P t P t .   It   c a b e   s e e n   t h a t   t h e   U P S   i s   us e v e r y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       E ne r g y   c os t   s av i ngs   bas e d   on   t h e   uni n t e r r up t i b l e …  ( P hu  T r an  T i n )   4241   a c t i v e l y   (m a x i m um   b a t t e r y   c a pa c i t y   i s   45kW h,   a n d   i t s   c a p a c i t y   i s   15 kW ),   a c t i v i t i e s   c o n s u m e   m o r e   e n e r gy   c o m f o r t a b l y   fo r   c o n s um e r s .   U P S s   a n d   c o n v e r t e r s   a r e   u s e v e r y   a c t i v e l y .   A c c o r di n gl y ,   t h e   l o s s e s   i n     t h e   e qui p m e nt   a n d   t h e   de pr e c i a t i o n   c o s t s   o f   t h e s e   de v i c e s   (n o t   i n c l ude d   by   us c a b e   s i g n i f i c a n t   [22 - 25] .     T o   v e r i fy   t h e   r e s ul t s   g ra p h i c a l l y ,   w e   t urn  t o   r e l a t i v e   v a l ue s   a s   s h o w n   i (13) .     n e t   m a x l o a d   v a r b a t   m a x n e t   m a x l o a d   v a r b a t   m a x l o a d   m a x l o a d   m a x l o a d   m a x ˆ ˆ ˆ ,, P P P P P P P P P   (13)       P ow e k W ;   E ne r gy  B a t e rry   k W h       w e e k   =   168   h o ur s     (a )       Công  s u t   k W ;   N ă ng   l ư ng   pi n   k W h       w e e k   =   168   h     (b )       F i gu r e   1 .   O p t i m i z e   e l e c t ri c i t y   c o n s um p t i o n   c o s t s   w h e n:   a)   -   v a r c o n s t ( ) ( ) P t P t   a n b) v a r c o n s t ( ) 0 . 2 ( ) P t P t       In  T a b l e   1 ,   w e   pr e s e nt   t h e   r e s ul t s   o f   s e v e r a l   do z e c a l c ul a t i o n s   pe r f o r m e f o di f f e r e n t   ra t i o s   c o n c e r ni n g   t h e   r e l a t i v e   v a l ue s   a b o ve .   O t h e   v e r t i c a l   a x i s   o f   a l l   g ra p h s ,   t h e   pe r c e nt a ge   o f   e n e r gy   c o s t   s a v i n gs   pe r c e n t a ge   ( h e r e i na f t e r   F )   i s   c o n s um e f r o m   t h e   n e t w o r k.   T h e   t h i rd  l i n e   i e a c c e l l   o f   T a b l e   1   gi v e s     t h e   ra t i o s   of   t h e   w o r pa ra m e t e r s   (13) .   A s   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   g ra p h s ,   t h e   i n c r e a s e   i c o n v e r t e r   c a pa c i t y   (c o r r e s po n di ng  t o   t h e   c a pa c i t y   of   t h e   u n i t r e duc e s   t h e   c os t   o f   e l e c t r i c i t y   c o n s um pt i o n   (F   i n c r e a s e s ).     T h i s   r e s ul t   i s   e a s i l y   pr e di c t a b l e .   H ow e ve r ,   a s   c a b e   s e e n   f ro m   t h e   di a g ra m s   (f i r s t   p a n e l   o f   t a b l e   1)  s uc h   a s     F   =   25 w h e n   t h e   l o a c a pa c i t y   of   100kW   i s   m o r e   t ha n   150 kW h.   T h e   a na l y s i s   of   t h e   f i r s t   c e l l   o f   t a b l e   ha s   s h o w n   t ha t   F   de c r e a s e s   a s   t h e   m a xi m um   po w e r   f r o m   t h e   g ri d   de c r e a s e .   T hi s   i s   e xp l a i n e b y   t h e   f a c t   t ha t ,     a t   t h e   m a x i m u m   po w e r   a l l o w e f r o m   t h e   g ri d ,   t h e r e   i s   no t   e n o ugh  po w e r   pe r   c ha r ge   o t h e   u ni t ,   a n d     of   c o ur s e ,   i t s   e f f i c i e n c y   i s   l o w   e ve w i t t h e   c a pa c i t y   of   t h e   c o n v e r t e a s   w e l l   a s   o f   t h e   l a rge   U P S .   W h e n   t h e   m a xi m u m   po w e r   a v a i l a b l e   f r o m   t h e   g r i d   i n c r e a s e s ,   F   i n c r e a s e s   l i n e a r l y   w i t h   t h e   c a p a c i t y   of   t h e   u n i t .   T h e   s e c o n c e l l   s h o w s   t h e   e ff e c t   of   qua nt i t i e s   o n   t h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   us e   of   un i nt e rrupt i b l e   pow e r   s uppl i e s .   H e r e   F   a l s o   d e c r e a s e s   a s   t h e   m a x i m u m   po w e r   t a ke n   f r o m   t h e   g ri de c r e a s e s ,   a nd  w h e w i t h i n   t h e   s a m e   m a x i m u m   po w e r   o f   t h e   g ri d ,   t h e   c o n s t a n t   c o m po n e nt   de c r e a s e s .   A a na l y s i s   o f   t h e   l a s t   c e l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   4 A ugus t   2 020   :     42 37   -   424 3   4242   of   t h e   t a b l e   a l s o   s h o w s   a   s i m i l a r e s ul t .   T hus ,   t h e   ge n e ra l   c o n c l us i o i s   t ha t   t o   s a v e   s i g n i f i c a n t   e n e r gy   c o s t s   c a o nl y   b e   a c h i e v e w i t t h e   m a xi m um   c a p a c i t y   of   t h e   hi g g r i d .       T a b l e   1 .   T h e   l e v e l   o f   e c o n o m i c   e ff i c i e n c y   de p e n ds   o n   r e l a t i v e   qua nt i t i e s   (13)   n e t   m a x b a t   m a x ˆˆ , F P P     l o a d   v a r ˆ P 0, 2     l o a d   v a r ˆ P 0, 3     l o a d   v a r ˆ P 0, 5   n e t   m a x l o a d   v a r ˆˆ , F P P     b a t   m a x ˆ P 0, 1     b a t   m a x ˆ P 0, 15     b a t   m a x ˆ P 0, 5   l o a d   v a r b a t   m a x ˆˆ , F P P     n e t   m a x ˆ P 0, 8     n e t   m a x ˆ P 0, 9     n e t   m a x ˆ P 1, 1       4.   C O N C LU S I O N   T h e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   e v e n   w i t r e a s o n a b l y   s i m pl e   a s s um pt i o n s ,   t h e   us e   o f   a   U P S   h e l ps   t o   r e duc e   e n e r gy   c o s t s   by   5 - 25%.   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   t h e   c a pi t a l   c o s t   o f   a ddi t i o na l   e qui pm e n t   (t h e   u ni t   a n d   t h e   c o n v e r t e r   c o n n e c t i n i t   t o   t h e   n e t w o r k)  i s   e s t i m a t e t o   b e   s i gni f i c a nt .   T h e   e n e r gy   e ff i c i e n c y   i s   s i gni f i c a nt   (10   pe r c e n t   o m o r e w h e t h e   v a r i a b l e   po w e r   c o m po n e nt   o f   t h e   l o a d   a c c o un t s   f o 10   pe r c e n t   o m o r e   o f   t h e   m a x i m um   pow e r   t a ke f r o m   t h e   g ri d.   T h e r e f o r e ,   t h e   que s t i o o f   t h e   e f f i c i e n c y   of   e n e r gy   c o s t   s a v i n gs   w h e us i n g     t h e   U P S   a n d   t h e   t w o - pr i c e   m e c h a ni s m   r e c e i v e s   t h e   a n s w e r   (a c c o r di n g   t o   o ur  r e s e a r c h )   i s   i n s i g ni f i c a nt   b e c a us e   t h e   o pe ra t i n g   c o s t s   a nd   t h e   c o s t s   o f   i n v e s t i n g   i c o n s u m e e l e c t r i c i t y   s t o r a ge   de v i c e s   a r e   e qui v a l e n t   t o   t h e   c o s t s   s a v e by   i n c r e a s i n g   e l e c t ri c i t y   c o n s um pt i o (i n c l udi n g   s a v i n g   e l e c t r i c i t y a t   t i m e s   o f   l o w   pr i c e s   a n d   r e duc i n g   c o n s um p t i o n .   E l e c t ri c i t y   a t   a   t i m e   o f   hi g p ri c e s .   T h e   s i t ua t i o i s   l i ke l y   t o   c ha n ge   s i g n i f i c a nt l y   i f   t h e   o w n e ha s   t h e   o ppo rt u n i t y   t o   us e   a l t e rn a t i v e   ( r e n e w a b l e e n e rgy   s o ur c e s .   W e   i n t e n d   t o   c o n s i de t hi s   i s s ue   f ur t h e r.       R EF ER EN C ES   [ 1]   H .   C he n ,   B .   W e i   a nd   D .   M a ,   E ne r gy   S t o r a g e   a n d   M a na g e m e n t   S y s t e m   W i t h   C a r bo n   N a no t u be   S u pe r c a pa c i t o r   a nd   M ul t i di r e c t i o na l   P o w e r   D e l i v e r y   C a p a bi l i t y   f o r   A u t o no m o us   W i r e l e s s   S e ns o r   N o de s ,   in   I E E E   T r an s ac t i on s   on   P o w e r   E l e c t r o ni c s ,   v o l .   25 ,   no .   1 2,   pp .   289 7 - 2909 ,   D e c .   2010 .   [ 2]   V .   S ub r a m a ni a n ,   e t   a l .,  P r i n t e d   e l e c t r o ni c s   f o r   l o w - c o s t   e l e c t r o ni c   s y s t e m s :   T e c hno l o gy   s t a t us   a nd   a pp l i c a t i o n   de v e l o pm e nt ,   E S SC I R C   20 08  -   34 t h   E ur ope an  Sol i d - S t at e   C i r c u i t s   C on f e r e nc e ,   E d i nb ur g h,   p p.   17 - 24 ,   200 8.   [ 3]   V .   A .   B o i c e a ,   E ne r gy   S t o r a g e   T e c hno l o g i e s :   T he   P a s t   a nd  t he   P r e s e n t ,   in   P r oc e e di ngs   of   t he   I E E E ,   v o l .   10 2,     no .   11 ,   pp .   1777 - 17 94,   N o v .   20 14.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       E ne r g y   c os t   s av i ngs   bas e d   on   t h e   uni n t e r r up t i b l e …  ( P hu  T r an  T i n )   4243   [ 4]   J .   Y a o ,   H .   L i ,   Y .   L i a o ,   a n d   Z .   C h e n ,   A i m pr o v e c o nt r o l   s t r a t e g y   o f   l i m i t i ng   t he   D C - l i nk   v o l t a g e   f l uc t ua t i o f o r     a   do ub l y - f e i nduc t i o w i nd   g e ne r a t o r ,   I E E E   T r an s .   P ow e r   E l e c t r on . ,   v o l .   23 ,   no .   3 ,   pp .   120 5 12 13,   M a y   2008 .   [ 5]   A .   T i m bus ,   M .   L i s e r r e ,   R .   T e o d o r e s c u,   P .   R o dr i g ue z ,   a nd   F .   B l a a b j e r g ,   E v a l ua t i o o f   c ur r e nt   c o nt r o l l e r s   f o r   di s t r i bu t e po w e r   g e ne r a t i o n   s y s t e m s ,   I E E E   T r ans .   P ow e r   E l e c t r o n . ,   v o l .   24 ,   no .   3 ,   pp .   654 664 ,   M a r .   2 009 .   [ 6]   L .   M a h a r j a n,   S .   I no ue ,   H .   A ka g i ,   a nd   J .   A s a ku r a ,   S t a t e - of - c ha r ge   ( S O C) - ba l a nc i ng   c o nt r o l   o f   a   ba t t e r y   e ne r g y   s t o r a g e   s y s t e m   ba s e d   o a   c a s c a de   P W M   c o nv e r t e r ,   I E E E   T r a ns .   P o w e r   E l e c t r on . ,   v o l .   24 ,   no .   6 ,   pp .   162 8 1 636 ,   J un .   2 009 .   [ 7]   Y .   W .   L i   a nd   C .   N .   K a o ,   A a c c ur a t e   po w e r   c o nt r o l   s t r a t e gy   f o r   po w e r - e l e c t r o ni c s - i n t e r f a c e d i s t r i bu t e d   g e ne r a t i o uni t s   o pe r a t i ng   i a   l o w - vo l t a g e   m ul t i bus   m i c r o g r i d,   I E E E   T r an s .   P ow e r   E l e c t r on . ,   v o l .   24 ,   no .   12 ,     pp.   29 77 2 988 ,   D e c .   2 009 .   [ 8]   I .   P a r k ,   e t   a l ,   N a no s c a l e   P a t t e r n i ng   a n E l e c t r o ni c s   o F l e xi b l e   S ubs t r a t e   by   D i r e c t   N a no i m p r i nt i ng   o f   M e t a l l i c   N a no pa r t i c l e s ,   A dv a nc e M a t e r i a l s ,   v o l .   2 0,   pp .   489     49 6,   20 08.   [ 9]   A. V .   B o i c e a ,   G .   C hi c c o ,   a nd   P .   M a nc a r e l l a ,   O pt i m a l   o pe r a t i o a t   pa r t i a l   l o a o f   a   30   kW   n a t ur a l   g a s   m i c r o t u r bi ne   c l us t e r ,   B u l e t i n ul   S t i i n t i f i c   al   U n i v e r s i t at i i   P ol i t e hn i c a   B uc ur e s t i ,   S e r i a   C ,   v o l .   7 3,   no .   1,   p p.   21 1 22 2,   M a r .   201 1.   [ 10]   S .   S he p a r d ,   V e h i c l e   t o   G r i d   F r e qu e nc y   R e g ul a t i o R e v e nu e   W i l l   S ur p a s s   $ 190   M i l l i o A nnua l l y   b y   2022,   B oul de r C O ,   U S A :   N a v i g a nt   R e s . ,   O c t .   20 13.   [ 11]   K .   Y a ng   a n A .   W a l i d,   O u t a g e - s t o r a g e   t r a de o f f   i f r e q ue nc y   r e g ul a t i o f o r   s m a r t   g r i w i t r e ne w a b l e s ,   I E E E   T r ans .   Sm a r t   G r i d ,   v o l .   4,   no .   1 ,   pp.   2 45 2 52,   M a r .   20 13 .   [ 12]   H .   Z ha ng ,   A   ba t t e r y   s t o r a g e   de v i c e   f o r   d i s t r i bu t e d   hy br i d - po w e r e d   s m a r t   g r i d   s y s t e m   a nd   c o nt r o l   m e t ho t h e r e o f ,   E ur ope an   P at e nt   264 5522   A 1,   O c t .   2,   20 13 .   [ 13]   S t o ne ,   R . E .   a nd   T o v e y ,   C . A ,   E r r a t um :   T he   s i m pl e x   a nd   p r o j e c t i v e   s c a l i ng   a l g o r i t hm s   a s   i t e r a t i v e l y   r e w e i g ht e d   l e a s t - s q ua r e s   m e t ho ds ,   SI A M   R e v i e w pp .   220 237 ,   199 1.   [ 14]   V a z que z ,   S . ,   L uki c ,   S .   M . ,   G a l v a n,   E . ,   F r a nqu e l o ,   L .   G .   a n d   C a r r a s c o ,   J .   M ,   E ne r gy   s t o r a g e   s y s t e m s   f o r   t r a ns po r t   a nd  g r i d   a p pl i c a t i o ns ,”   I E E E   T r a ns a c t i on s   on   I n dus t r i a l   E l e c t r on i c s ,   pp.   3 881 - 389 5.   20 10.   [ 15]   G ui de ,   I ,   I E E E   G ui de   f o r   S e l e c t i ng ,   C ha r g i ng ,   T e s t i ng ,   a n E v a l u a t i ng   L e a d - A c i B a t t e r i e s   U s e d   i n   S t a n d - A l o ne   P ho t o vo l t a i c   ( P V )   S y s t e m s ,   in   I E E E   St d   1 361 - 201 ( R e v i s i o o f   I E E E   S t d   136 1 - 2 003) ,   pp .   1 - 39 ,   J un .   2014 .   [ 16]   D e m i r c hy a n ,   K . ,   N e um a nn ,   L .   a n d   K o r o v ki n,   N ,   T h e o r e t i c a l   f o unda t i o ns   o f   e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng ,   SP B :   P e t e r 2009 .     [ 17]   A dl e r ,   I . ,   C h r i s t o s ,   P .   a nd   R ub i ns t e i n ,   A ,   O n   S i m p l e x   P i v o t i ng   R u l e s   a nd   C o m pl e xi t y   T he o r y ,   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o n   I n t e ge r   P r og r am m i ng   a nd   C om b i na t o r i a l   O p t i m i z at i on ,   ar X i v :   L e c t ur e   N ot e s   i n   C om p ut e r   S c i e nc e pp.   13 - 24 ,   201 4.   [ 18]   H a ns e n,   T .   a nd  Z w i c k,   U,   A I m pr o v e V e r s i o o f   t he   R a ndo m - F a c e t   P i v o t i ng   R ul e   f o r   t he   S i m p l e x   A l g o r i t hm ,   P r oc e e di ngs   o f   t he   F or t y - s e v e nt h   A n nua l   A C M   Sy m p os i um   on   T he o r y   of   C om p ut i ng ,   pp .   2 09 - 218 ,   201 5.   [ 19]   K l e e ,   V .   a n d   M i n t y ,   G . J ,   H o w   g oo d   i s   t he   s i m p l e x   a l g o r i t hm ? ,   L o s   A ng e l e s ,   C a l i f ,   I S h i s h a ,   O v e d   ( e d. ) .   I ne qual i t i e s   I I I   ( P r oc e e di ngs   o f   t he   T h i r d   Sy m p os i um   on   I ne q ual i t i e s   he l d   a t   t he   U n i v e r s i t y   o f   C a l i f o r n i a ,     pp.   1 - 9,   S e p .   1 972 .   [ 20]   S c hr i j v e r ,   A ,   T he o r y   of   L i ne a r   a nd  I nt e g e r   P r o g r a m m i n g ,   N e w   Y o r k:   J ohn  W i l e y   &   s o ns ,   1998 .   [ 21]   S t o ne ,   R . E .   a nd   T o v e y ,   C . A ,   T h e   s i m p l e x   a nd   p r o j e c t i v e   s c a l i ng   a l g o r i t hm s   a s   i t e r a t i v e l y   r e w e i g ht e d   l e a s t - s qu a r e s   me t ho ds ,   SI A M   R e v i e w ,   pp .   220 237 ,   199 1.   [ 22]   M i r s h e ka r po ur ,   B .   a n D a v a r i ,   S . A ,   E f f i c i e nc y   O pt i m i z a t i o n   a n P o w e r   M a n a g e m e nt   i n   a   S t a nd - A l o ne   P ho t o vo l t a i c   ( P V )   W a t e r   P um p i ng   S y s t e m ,   7 t P ow e r   E l e c t r oni c s ,   D r i v e   Sy s t e m s   &   T e c hno l o gi e s   C on f e r e nc e   ( P E D ST C   2016) ,   T e h r a n ,   I r a n,   pp .   4 27 - 433 ,   2016 .   [ 23]   P r i y o n o ,   W . ,   W i j a y a ,   D . F . ,   F i r m a n s y a h,   E ,   S t udy   a nd  S i m u l a t i o n   o f   a   H y br i S t a nd - a l o ne   P V   S y s t e m   f o r   R ur a l   T e l e c o m m uni c a t i o ns   S y s t e m ,   2018   3r I n t e r na t i o nal   C on f e r e nc e   on  I nf or m a t i on  T e c hno l og y ,   I nf o r m a t i o S y s t e m s   and  E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng  ( I C I T I SE E ) ,   Y o gy a ka r t a ,   I ndo ne s i a ,   pp .   418 - 42 2,   20 18 .   [ 24]   R i be i r o ,   P .   F . ,   J o hns o n,   B .   K . ,   C r o w ,   M .   L . ,   A r s oy ,   A .   a nd   L i u ,   Y ,   E ne r g y   s t o r a g e   s y s t e m s   f o r   a dv a nc e po w e r   a ppl i c a t i o ns ,   P r o c e e di ngs   of   t he   I E E E pp .   17 44 - 1756 ,   200 1.   [ 25]   T r a n ,   V . H .   a nd   C o upe c ho ux,   M ,   C o s t - c o ns t r a i ne d   V i t e r b i   A l go r i t hm   f o r   R e s o ur c e   A l l o c a t i o n   i n   S o l a r   B a s e   S t a t i o ns ,”   I E E E   T r an s ac t i ons   o W i r e l e s s   C om m un i c a t i on s ,   pp .   1 - 1 5,   201 7.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.