I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 ,   p p .   1219 ~ 1 2 2 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / ijp ed s . v 1 6 . i2 . p p 1 2 1 9 - 1 2 2 9          1219       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Dev elo pment of  opera tion stra t eg y  f o r P V -   f uel c ell h y brid  po wer sys tem  to  ma x imize e ff i cien cy  and mini mize  s tress       K a t herin In dria wa t i 1 ,   Na wa ng s ih 1 ,   Cin dy   Rev ik o   E k a t ia ra 2   1 D e p a r t me n t   o f   E n g i n e e r i n g   P h y s i c s ,   F a c u l t y   o f   I n d u st r i a l   T e c h n o l o g y   a n d   S y st e m E n g i n e e r i n g ,     I n st i t u t   Te k n o l o g i   S e p u l u h   N o p e m b e r ,   S u r a b a y a ,   I n d o n e s i a   2 P LN   I n d o n e s i a   P o w e r ,   Ja k a r t a ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 3 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ma r   1 2 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   2 9 ,   2 0 2 5       Th is  st u d y   e x p lo re t h e   d e v e lo p m e n o f   a n   e n e rg y   m a n a g e m e n stra teg y   (EM S u si n g   a   m o d ifi e d   e x tern a e n e rg y   m a n a g e m e n stra teg y   (EE M S fo a   h y b rid   P V - fu e l   c e ll   p o we s y s tem .   Th e   p rima ry   a im  wa to   a d d re ss   e fficie n c y   c h a ll e n g e a n d   re d u c e   th e   p re m a tu re   a g in g   o fu e c e ll s,   b a tt e ries ,   a n d   su p e rc a p a c it o rs  (S Cs)  c a u se d   b y   e x c e ss iv e   stre ss .   I n c o rp o ra ti n g   p h o to v o lt a ic  (P V)  e n e rg y   a a n   a d d it i o n a re n e wa b le  e n e rg y   s o u rc e   (RES h a p ro v e n   t o   imp r o v e   th e   e ff icie n c y   o th e   h y b r id   sy ste m .   T h e   EE M S - b a se d   stra teg y   re d u c e h y d r o g e n   c o n s u m p ti o n   b y   p rio r it izin g   t h e   e n e rg y   su p p l y   fro m   th e   b a tt e ry   a n d   S C .   H o we v e r,   th e   trad it i o n a EE M S   a p p ro a c h   in tro d u c e c h a tt e rin g   p h e n o m e n a   th a c a n   n e g a ti v e l y   imp a c sy ste m   li fe sp a n .   By   m o d i fy i n g   th e   EE M S   o p ti m iza ti o n   p r o b lem ,   t h e   m o d ifi e d   EE M S   e ffe c ti v e ly   m it ig a tes   c h a tt e ri n g ,   m a in tain i n g   t h e   b a t tery ' sta te  o c h a r g e   (S OC)  a n d   th e   DC  b u v o lt a g e   w it h in   s p e c ifi e d   ra n g e s,  wh il e   a lso   re d u c in g   stre ss   o n   t h e   b a tt e ry   a n d   S C .   Th e   re su l ts  d e m o n stra te  a   sig n ifi c a n t   e n h a n c e m e n in   b o th   s y ste m   p e rf o rm a n c e   a n d   e fficie n c y .   K ey w o r d s :   E f f icien cy   E n er g y   m an ag e m en t   Hy b r id   p o wer   L if etim e   Ph o to v o ltaic   Pro to n   ex c h an g m em b r a n f u el  ce lls   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kath er in   I n d r iawa ti   Dep ar tm en t o f   E n g in ee r in g   Ph y s ics,  Facu lty   o f   I n d u s tr ial  T ec h n o lo g y   an d   Sy s tem   E n g i n ee r in g   I n s titu t T ek n o lo g i Sep u lu h   No p em b er   I T S C am p u s ,   Su k o lilo ,   Su r a b a y 6 0 4 0 0 ,   I n d o n esia   E m ail:  k ath er in @ its . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Ov er   tim e,   th u s o f   f o s s il  f u els,  s u ch   as  p etr o leu m   a n d   co al,   in   th e   tr an s p o r tatio n   s ec to r   h as  s ig n if ican tly   in cr ea s ed .   T h r is in g   g lo b al   cr u d o il  p r ices,  co m b i n ed   with   g o v er n m en ts '   h ea v y   r elian ce   o n   cr u d o il  im p o r ts   an d   p etr o l eu m   p r o d u cts,  ar m ajo r   d r i v er s   b eh in d   th s h if to war d   r en ewa b le  en er g y     s o u r ce s   ( R E S)  [ 1 ] .   T h o n g o in g   d ev elo p m en an d   ad o p tio n   o f   R E ar aim ed   at  r ed u cin g   d ep en d en ce   o n   f o s s il  f u els  an d   m itig atin g   ca r b o n   em is s io n s ,   wh ich   c o n tr i b u te  to   clim ate   ch an g [ 2 ] .   C u r r en tly ,   R E lik e   wi n d   an d   s o lar   en er g y   h av e m er g ed   as  p r o m is in g   alter n ativ es  d u to   th eir   co s t - ef f ec tiv e n ess ,   en v ir o n m en ta l   s u s tain ab ilit y ,   an d   lo em is s io n s   [ 3 ] .   Ho wev er ,   win d   a n d   s o lar   p o wer   ar h ig h ly   d e p en d en o n   n atu r al  r eso u r ce s   an d   wea th er   c o n d i tio n s .   T o   o v er c o m th e s c h allen g es,  m o d e r n   f u el  ce ll  te ch n o lo g y   is   b ei n g   in cr ea s in g ly   r ec o g n ized   as a   v iab le  s o lu tio n .   Fu el  ce lls   ar elec tr o ch em ic al  d ev ices  th at  g en er ate  ele ctr ical  en er g y   th r o u g h   elec tr o ch em ical   r ea ctio n s .   T h b asic  s tr u ctu r o f   f u el  ce ll  co n s is ts   o f   an   el ec tr o ly te  lay er   s an d wich ed   b etwe en   an   an o d a n d   ca th o d [ 4 ] .   Am o n g   th d if f er en ty p es  o f   f u el  ce lls ,   p r o t o n   ex ch a n g m em b r an f u el  ce lls   ( PEM F C s )   ar e   p r ev alen i n   th e   au to m o tiv i n d u s tr y   d u t o   th eir   ab ilit y   t o   o p e r ate  at  lo w   tem p er atu r e s   an d   s u p p o r q u ick   s tar t - u p   p r o ce s s es  [ 5 ] .   Ho wev er ,   th e   tr an s ien r esp o n s o f   P E MFC s   is   h ig h ly   in f lu e n ce d   b y   elec tr o c h em ical   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 1 2 1 9 - 1229   1220   r ea ctio n   r ates,  esp ec ially   at  th ca th o d e.   As a  r esu lt,  PEM F C s   m ay   n o t b id ea l f o r   s tan d alo n ap p licatio n s ,   as  th ey   s tr u g g le  t o   d eliv er   t h p o wer   n ee d ed   f o r   r ap id   l o ad   ch a n g es [ 6 ] .   T o   im p r o v th p er f o r m a n ce   o f   PEM FC s   in   r esp o n d in g   to   s u d d en   lo ad   v ar iatio n s ,   p o w er   s to r ag s y s tem   is   in teg r ated .   I n   th is   s e tu p ,   th e   PEM FC   s y s tem   ty p ica lly   s er v es  as  th e   p r i m ar y   en er g y   s o u r ce ,   wh ile   an   ad d itio n al  en er g y   s to r a g s y s tem   ( E SS )   h an d les  p ea k   p o wer   d em an d s .   T h E SS   m u s b ca p ab le  o f   s u p p o r tin g   th lo a d   f o r   u p   to   t wo   s ec o n d s   to   allo th f u el  ce ll's   p o wer   to   r am p   u p   f r o m   1 0 to   9 0 %,  wh ile   also   p r ev en tin g   r ed u ctio n   in   th f u el  ce ll's   life s p an   [ 7 ] .   As  r esu l t,  PEM FC   h y b r id   p o wer   s y s tem s   d em o n s tr ate  s ig n if ican tly   e n h an ce d   d y n am ic  r esp o n s es  an d   h elp   e x ten d   t h o p e r atio n al  life s p an   o f   th e   PEM FC   [ 8 ] .   B atter ies  f u n ctio n   b y   co n v er tin g   elec tr o ch e m ical  en er g y   in to   elec tr icity   an d   v ice   v er s a,   wh ile   s u p er ca p ac ito r s   ( SC s )   s to r elec tr ical  en er g y   in   th f o r m   o f   an   elec tr ic  f ield   [ 9 ] .   Alth o u g h   SC s   h av m u ch   lo wer   en er g y   d en s ity   co m p ar e d   to   b atter ies,  th ey   o f f er   s ig n if ican tly   h ig h er   p o wer   d en s ity   [ 1 0 ] .   T h o p e r atio n   o f   PEM FC s ,   b atter ies,  an d   S C s   is   m an ag ed   b y   an   en er g y   m a n ag em en s y s tem   ( E MS) ,   wh ich   en s u r es  o p tim al  p er f o r m an ce   an d   co o r d in atio n   b etwe en   th co m p o n en ts .   R esear ch   o n   f u el  ce ll   h y b r id   p o wer   s y s tem s   was  in itially   f o c u s ed   o n   elec tr ic  v eh icles.  Stu d ies  s h o th at  h ig h - p o wer   lith iu m - io n   b atter ies  ar ap p r o x im ately   tw ice  as  ex p en s iv as  f u el  ce ll  s y s tem s   f o r   elec tr ic  v eh icle  ap p licatio n s   [ 1 1 ] .   A d d itio n ally ,   k ey   ch allen g e   in   t h PEM FC   tr an s p o r tatio n   s ec to r   is   th e   p r em at u r e   ag in g   o f   b o th   t h f u el  ce ll  s y s tem   an d   t h b atter y   [ 1 2 ] .   T h e r ef o r e,   d ev elo p in g   ef f ec tiv e   e n er g y   m an ag e m en t   s tr ateg ies  is   cr u cial  to   r ed u c s tr ess   o n   th f u el  ce ll  an d   b atter y   s y s tem s ,   m ax im ize   th eir   life s p an s ,   an d   o p tim ize  f u el  s av in g s .   s im p le  p o wer   s y s tem   m an ag em en s tr ateg y   was  p r o p o s ed   in   [ 1 3 ]   to   r eg u late   th e   o p e r atio n   o f   a   f u el  ce ll  h y b r id   p o we r   s y s tem .   T h is   s tr ateg y   a d d r ess ed   th e   s lo d y n am ics  o f   PEM FC s   an d   th f ast  d y n am ics  o f   b atter ies  a n d   SC s .   Ho wev er ,   it  d id   n o c o n s id er   f u el  c o n s u m p tio n   o r   th e   s tate  o f   c h ar g ( SOC )   o f   t h e   b atter y .   Pre v iew  s tu d y   [ 1 4 ] ,   th u s o f   f u zz y   lo g ic  co n tr o ll er   ( FL C )   f o r   m an ag in g   h y b r id   p o wer   s o u r ce s   was  p r o p o s ed .   B o th   s im u latio n   an d   ex p er im en tal  r esu lts   s u p p o r t ed   th im p r o v em e n ts   in   p er f o r m an ce   an d   s y s tem   r eliab ilit y .   Ho wev er ,   a   k e y   li m itatio n   o f   th is   r esear ch   is   th E MS' s   v u ln er ab ilit y   to   cy cle   ch an g es,  as  it   r eli es  o n   a n   o f f lin e   m eth o d .   T h e   ef f ec tiv en ess   o f   t h is   s y s tem   m ay   d ep e n d   h ea v ily   o n   t h ac c u r a cy   an d   r eliab ilit y   o f   th d ata  co llected   f r o m   th e   s en s o r s .   co m p ar ativ s tu d y   o f   th r ee   en er g y   m a n ag em en s tr ateg ies  f o r   f u el  ce ll  h y b r id   p o wer   s y s tem s   wa s   co n d u cte d   in   [ 1 5 ] ,   wh e r d is r u p tio n   f ac t o r s   im p ac tin g   th e   life s p an   o f   ea c h   en er g y   s o u r ce   wer in tr o d u ce d   as  cr iter ia  f o r   ev alu atin g   E MS  p er f o r m a n ce .   T h s tu d y   co n cl u d ed   th at  th s elec tio n   o f   ea ch   s ch em d ep en d s   o n   s p ec if ic  cr iter ia.   Ho wev er ,   s tr ateg ies  s u ch   as  th e x ter n al  e n er g y   m an ag em e n s tr ateg y   ( E E MS)   s u f f er   f r o m   th is s u o f   ch atter in g   p h en o m en a,   wh ich   ca u s es  h ig h - f r e q u en cy   s witch in g   b etwe en   s y s tem   co m p o n e n ts ,   lead in g   to   m ec h a n ical  an d   ele ctr ical  s tr ess .   T h i s   n o o n ly   r e d u ce s   th life s p an   o f   co m p o n en ts   lik f u el  ce lls ,   b atter ies,  an d   SC s   b u also   r e s u lts   in   o p er atio n al   in ef f icien cy .   T h e   s tr ateg y   p r o p o s ed   in   t h is   p ap er   ad d r ess es  th is   is s u b y   r ef o r m u latin g   th o p tim izatio n   p r o b lem ,   en s u r in g   s m o o th e r   tr an s itio n s   an d   im p r o v ed   p er f o r m an ce   o f   th s y s tem   co m p o n e n ts .   Ad d itio n ally ,   p r e v io u s   s tu d ies  h av lar g ely   co n ce n tr ated   o n   f u el  ce ll - b atter y - s u p e r ca p ac ito r   s y s tem s   with o u in co r p o r atin g   o th e r   R E lik p h o to v o ltaic  ( PV)   e n e r g y .   T h is   p ap er   f ills   th at  g ap   b y   s h o wca s in g   t h clea r   b en ef its   o f   in teg r atin g   PV  en er g y ,   in clu d i n g   s u b s tan tial  im p r o v em en in   ef f icien cy   an d   r ed u ctio n   i n   h y d r o g en   co n s u m p tio n .   T h e   p r o p o s ed   in te g r atio n   en h a n ce s   th h y b r id   s y s tem s   s u s tain ab ilit y ,   co s t - ef f ec tiv en ess ,   an d   alig n m en with   f u tu r e n er g y   tr en d s   th at  f av o u r   r en ewa b le  s o u r ce s .   O n e   c h a l l en g e   th a ar i s e s   d u r in g   t h o p er a t io n   o f   a   f u e l   c e l h y b r i d   p o w er   s y s t e m   i s   th in e f f i c i e n u t i l i z a t i o n   o f   h y d r o g e n   [ 1 6 ] [ 1 7 ] .   G i v e n   t h h ig h   c o s t   o f   h y d r o g en   g a s ,   t h e n er g y   m a n a g e m en t   s y s t e m   ( E M S )   m u s t   i n c o r p o r a t e   P E M F C   e f f i c i e n c y   cr i t er i a   i n to   i t s   c o n t r o l   m ec h an i s m s   [ 1 8 ] .   T h i s   b e co m es  p a r t i cu l a r ly   im p o r t an t   wh en   P E M F C   h y b r i d   p o w er   s y s t em s   w o r k   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   o th e r   R E S   t o   m ee d y n a m i c   lo a d   d e m an d s ,   a s   h ig h l ig h t ed   i n   [ 1 9 ]   a n d   [ 2 0 ] .   T h i s   p a p er   p r e s e n t s   a n   o p er a t io n a l   s t r a te g y   f o r   f u e c e l h y b r id   p o we r   s y s t em   a i m e d   a t   m a x im i z i n g   b o th   p e r f o r m a n c e   an d   ef f i c i en cy .   T h e   p er f o r m an c o f   t h e   h y b r id   e n er g y   s y s t e m ,   w i t h   an d   w i th o u t h i n te g r a t i o n   o f   a n   ad d i t io n a R E s o u r c e,   s p e c if i c a l l y   p h o to v o l t a i ( P V ) ,   i s   c o m p ar e d .   T h i s   co m p a r i s o n   s e r v e s   a s   r ef e r en c f o r   e v a lu a t i n g   t h e   n e e d   f o r   P i n t e g r a t i o n   w i t h   f u e l   c e l l s   an d   d e m o n s t r a te s   h o w   p o we r   d i s t r i b u t i o n   en a b l e s   f u e l   ce l l s   t o   m e e t   lo ad   r e q u i r em e n t s   u n d er   s t a b l e   co n d i t io n s .   Mo r eo v er ,   t h e   i s s u e   o f   i n c r e a s ed   s t r e s s   d u e   t o   R E S   i n t e g r a t io n   in   f u e l   c e l l   h y b r i d   p o w e r   s y s t e m s   i s   a d d r e s s ed   t h r o u g h   o p t i m iz a t i o n   t e ch n iq u e s .   T h i s   c o m p r eh e n s iv e   i n t e g r a t i o n   r e p r e s e n t s   a   h o l is t i c   a p p r o a ch   to   h y b r i d   p o we r   m an a g e m en t ,   f o cu s e d   o n   e n h an c in g   en er g y   e f f i c i en cy ,   s y s t em   p e r f o r m an c e ,   a n d   s u s t a in a b i l i ty .   T h i s   p a p e r   i s   s t r u c tu r ed   a s   f o l lo w s :   i )   S e c t io n   d e s c r ib e s   t h e   r e s e a r ch   m e th o d   w h i ch   i n c lu d e s   a   s y s t e m   d es c r i p t i o n   an d   th e   p r o p o s ed   a lg o r i th m ,   n am e l y   th m o d if i e d   E E M S ;   w h i le   i i)   S ec t i o n   3   d i s cu s s e s   t h s i m u la t io n   r e s u l t s   o f   th e   p r o p o s e d   h y b r i d   p o w er   s y s t em a n d   i i i )   F in a l l y ,   s e c t io n   4   p r o v i d e s   th e   co n c l u s i o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Dev elo p men t o f o p era tio n   s tr a teg fo r   P V -   fu el  ce ll h y b r id   p o w er sys tem  to     ( K a th erin   I n d r ia w a ti )   1221   2.   M E T H O D   2 . 1 .     Sy s t e m   des cr iptio n   T h f u el  ce ll  s y s tem   is   d e s ig n ed   to   m ee th p o wer   r eq u ir em en ts   o f   th lo ad   in   co m b i n atio n   with   o th er   R E S,  p ar ticu lar ly   PV sy s tem s .   B atter ies   an d   SC   ar in co r p o r ated   to   s u p p o r t b o th   s u s tain ed   an d   tr an s ien p ea k   p o wer   d em a n d s ,   wh er th f u el  ce ll,  d u to   its   s lo d y n am ics,  ca n n o m ee s u ch   lo ad   r eq u ir em e n ts .   T o   p r ev en t   o v e r ch ar g in g   o f   th b atter ies  an d   SC ,   s af ety   r esis to r s   ar e   in s talled   in   p ar allel.   T h s tr u ctu r e   o f   th e   h y b r id   f u el  ce l l   p o wer   s y s tem   is   s h o wn   in   Fig u r e   1 .   E n er g y   f lo ws  ar e   r e p r esen ted   b y   b lu lin es,   wh ile   m ea s u r em en t sig n als an d   c o n t r o l sig n als ar in d icate d   b y   r e d   an d   g r ee n   c o lo r s ,   r esp ec tiv el y .   On   th in p u t sid e,   th f u el  ce ll   is   eq u ip p ed   with   h y d r o g e n   r eg u lato r   f ea tu r in g   f ee d f o r wa r d   co n tr o s tr u ctu r e.   T h f ee d f o r war d   co n tr o s ig n al  is   g en er ated   u s in g   th m ea s u r ed   f u el  ce ll  lo ad   cu r r en v al u es.  T h e   ac tu ato r   in   t h is   co n tr o s y s tem   is   co n tr o l v alv th at   r eg u lates  th h y d r o g e n   f lo w.   On   th o u tp u s id e,   th f u el   ce ll  i s   co n n ec ted   to   DC /D C   b o o s co n v er ter .   v o ltag e   r eg u lato r   is   r eq u ir ed   to   m ai n tain   th co n v er ter ' s   o u tp u v o ltag in   lin with   th s etp o in b y   in cr ea s in g   its   in p u v o ltag e ,   wh ich   is   d er iv ed   f r o m   th f u el  ce ll   o u tp u ( ap p r o x im ately   4 1   V   u n d er   n o m in al  co n d i tio n s ) .   T h e   s etp o in v alu f o r   th o u tp u t v o ltag o f   th b o o s co n v er ter   is   d eter m in ed   b y   th e   E MS,   an d   is   ad ju s ted   to   ac h ie v th DC   b u s   v alu o f   ap p r o x im ately   2 7 0   V .   T h n o m in al   p o wer   o f   th e   f u el   ce ll  is   1 0   k W ,   with   a   m ax im u m   p o we r   o u tp u t   o f   1 2 . 5   k W .   T h o u tp u t   v o ltag r a n g o f   t h f u el  ce ll  s p an s   f r o m   3 0   to   6 0   V .   T h m ax im u m   c u r r e n o f   3 2 0   o cc u r s   at  v o ltag o f   3 9 . 2   V ,   wh ile  th n o m in al  p o wer   is   ac h iev ed   at  cu r r en t o f   2 5 0   an d   v o ltag o f   4 1   V .   T h b o o s t c o n v e r ter   en s u r es  th at  th f u el  ce ll  d o es   n o r ec eiv lo ad   ex ce ed in g   3 2 0   A,   m ain tain in g   an   ef f ici en cy   o f   8 5 %.  At  1 0 % lo ad ,   th ef f icien cy   o f   t h b o o s t c o n v e r ter   in cr ea s es to   9 0 %.  T h v o ltag r eg u lato r   o f   th b o o s t c o n v er ter   h as a   r esp o n s tim o f   0 . 1   s ec o n d s   an d   o p er ates w ith   lo a d   ca p ac itan ce   o f   1 5 . 6   F.   T h b atter ies  u s ed   i n   th is   s y s tem   ar o f   th Li - i o n   t y p e,   r ated   at  4 8   V   an d   4 0   Ah .   I n   th is   co n f ig u r atio n ,   f o u r   b atter ies  ar co n n ec ted   i n   s er ies.  T h e   b atter y   m a n ag em en t   s y s tem   ( B MS)   co n tr o ls   th e   ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   p r o c ess es  th r o u g h   two   DC / DC   co n v er ter s 4   k W   b o o s co n v e r ter   f o r   d is ch ar g in g   an d   1 . 2   k W   b u ck   co n v er ter   f o r   ch ar g in g .   B o th   co n v er te r s   ar ca lib r ated   to   en s u r th eir   o u tp u t v o ltag es a lig n   with   th s etp o in v alu es  wh il also   lim itin g   in p u cu r r en ts   to   p r ev en e x ce ed in g   m a x im u m   th r esh o ld s .   T h s etp o in t v o ltag an d   m ax i m u m   cu r r e n t v alu es a r d eter m in ed   b y   E MS.   T h SC   co n s is ts   o f   s ix   ce lls   c o n n ec ted   in   s er ies,  ea ch   with   v o ltag e   ca p ac ity   o f   4 8 . 6   V ,   r esu ltin g   in   an   o v er all  v o ltag o f   2 9 1 . 6   V   an d   to tal  ca p ac itan ce   o f   1 5 . 6   F.  T h s af ety   r esis to r s   ar r ated   at  1 5   k W .   T h s im u lated   lo ad   is   r esis tiv e,   elim in atin g   th n ee d   f o r   co n v er ti n g   DC   s ig n als to   AC .   T h f u el  ce ll  e x h ib its   s lo d y n am ic  r esp o n s e,   r e q u ir in g   t h b atter y   a n d /o r   SC   to   s u p p l y   tr an s ien t   en er g y   d em a n d s   a n d   p ea k   lo ad s .   T h e   E MS  is   d esig n ed   t o   o p tim ize   p o wer   g e n er atio n   wh ile  m ee tin g   th ese  en er g y   d em a n d s .   As  r esu lt,  an   en e r g y   d is tr ib u tio n   m an a g em en t   s tr ateg y   is   ess en tial.  T h e n er g y   m an ag em en s tr ateg y   em p lo y s   PI  co n tr o ap p r o ac h .   T h is   s ch em r eg u lates  th s tate  o f   ch ar g ( SOC )   o f   th e   b atter y   u s in g   a   PI  co n tr o ller   th at  g en er ates  th r e f er en ce   p o wer   f o r   th b atter y ,   as  p r o p o s ed   in   [ 2 1 ] .   T h e   re f er en ce   p o wer   f o r   th f u el  ce ll is   th en   d er iv ed   f r o m   th d if f er en ce   b etwe en   th lo ad   p o w er   an d   th r ef er e n ce   b atter y   p o wer .   W h en   t h SOC   o f   th e   b atter y   ex ce e d s   th e   r ef er en ce   v alu e,   th f u el  ce ll   p o wer   is   r ed u ce d ,   an d   th b atter y   p r o v id es  f u ll  p o w er .   C o n v er s ely ,   wh e n   th SOC   f alls   b elo th r ef er en ce ,   t h f u el  ce ll  s u p p lies   n ea r ly   all  th lo a d   r eq u ir em en t s .   T h s tr u ctu r o f   th is   co n tr o l   alg o r ith m   is   illu s tr ated   in   Fig u r 2 .   T h e   f u e l   c e l l   p o w e r   r e f e r e n c e   P fc i s   t h e n   u s e d   t o   d e t e r m i n e   t h f u e l   c e l l   r e f e r e n ce   c u r r e n t   I fc *   u s i n g   ( 1 ) .      =       ( 1 )     W h er   an d   V fc   ar th DC /DC   co n v er ter   ef f icien cy   ( n am ely   0 . 8 5 )   an d   th o u tp u v o lta g o f   th f u el  ce ll ,   r esp ec tiv ely .   T h DC   b u s   v o ltag r e g u lat io n   is   p er f o r m ed   b y   th b atter y   co n v er ter   with in   th B M S.  T h is   r eg u latio n   tech n i q u u tili ze s   th d if f er en ce   b etwe en   th r e f er en ce   DC   b u s   v o ltag ( V * dc ,   in   th is   ca s e,   2 7 0   V)   an d   th e   ac tu al  DC   b u s   v o ltag ( V dc )   to   d eter m i n th e   co n d i tio n s   f o r   th b u ck   an d   b o o s c o n v er ter s   f r o m   th e   B MS  v ia  r ef er en ce   cu r r en t s   ( I ba tt_boost *   an d   I batt_boost * ) .   T h v o lt ag r eg u l at o r   a lg o r ith m   em p l o y e d   is   p r o p o r ti o n al - i n te g r al   ( PI ) .   T h r e f e r e n c v o lt ag o n   t h e   DC   b u s   is   c o m p a r e d   w it h   t h a ct u al   v o lta g e   t o   d et e r m i n t h r e f e r e n ce   c u r r en f o r   t h e   c h a r g i n g   ( b u c k   c o n v e r ter )   a n d   d is ch ar g i n g   ( b o o s co n v e r te r )   p r o ce s s es.   T h p o wer   r esp o n s o f   th e   h y b r id   p o wer   s y s tem   u s in g   th e   PI  c o n tr o l   alg o r ith m   ( Fig u r 3 )   d em o n s tr ates  th at  p o wer   d is tr ib u tio n   is   well - b alan ce d   in   th is   s ch em e.   T h f u el  ce ll  d o es  n o n ee d   to   g en er ate   p o wer   th at  clo s ely   m atch es  th lo ad   r e q u ir em en ts   ( r ep r esen t ed   b y   t h b r o wn   lin e) i n s tead ,   it  s h ar es  th lo ad   with   th p o wer   s u p p lied   b y   t h b atter y .   T h SC   ( r e p r esen ted   b y   th e   g r ee n   lin e)   o p er at es  d u r in g   tr an s ien co n d itio n s   an d   at  h ig h   lo a d   d em an d s .   As  r esu lt,  th i s   s ch em clea r l y   r eq u ir es  less   h y d r o g en   co n s u m p tio n   co m p ar ed   t o   o th er   s ch em es,  s u ch   as  th s tate  m ac h in co n tr o alg o r ith m   p r o p o s ed   in   [ 2 2 ] .   Hav in g   estab lis h ed   th at  th PI  co n tr o s tr ateg y   r esu lts   in   lo wer   h y d r o g en   c o n s u m p tio n ,   th is   s ch em is   th e n   em p lo y e d   f o r   th e   h y b r id   p o wer   s y s tem   in teg r ate d   with   R E S.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 1 2 1 9 - 1229   1222   I n   th is   s tu d y ,   t h ad d itio n al   R E in tr o d u ce d   is   s o lar   e n er g y ,   v ia  p h o to v o ltaic  ( PV)   m o d u les.  Fo u r teen   PV  m o d u les  ar co n n ec ted   in   s er ies.  I n   t h is   co n te x t,  th E MS  r ea d j u s ts   th p o wer   d is tr ib u tio n   f o r   th f u el  ce ll,   b atter y ,   an d   SC   in   r esp o n s t o   th e   f lu ctu atin g   co n tr ib u tio n s   f r o m   th e   PV  en er g y   s o u r ce ,   w h ich   ar in f lu en ce d   b y   ch an g es  in   s o lar   in ten s ity   an d   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   Var iatio n s   in   s o lar   in ten s ity   ar s im u lated   as sh o wn   in   Fig u r 4 ,   wh ile  th tem p e r atu r e   is   m a in tain ed   at  co n s tan t v alu o f   4 5   °C .           Fig u r 1 .   Sch em atic  o f   th h y b r id   f u el  ce ll - PV p o wer   s y s tem           Fig u r 2 .   PI  c o n tr o l a l g o r ith m   s ch em e           Fig u r 3 .   Po wer   r esp o n s o f   th h y b r i d   FC   s im u latio n   with   PI  co n tr o l a lg o r ith m           Fig u r 4 .   So lar   r ad iatio n   c h an g es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Dev elo p men t o f o p era tio n   s tr a teg fo r   P V -   fu el  ce ll h y b r id   p o w er sys tem  to     ( K a th erin   I n d r ia w a ti )   1223   T h s im u latio n   r esu lts   o f   th e   h y b r id   f u el  ce ll - p h o t o v o ltai ( h y b r id   FC - PV)   s y s tem   u s in g   th e   PI  co n tr o alg o r ith m   ar p r esen t ed   in   Fig u r 5 .   B y   co m p ar in g   th s im u latio n   r esu lts   in   Fig u r e s   3   an d   5 ,   it  is   ev id en th at  with   th ad d itio n   o f   th PV  en er g y   s o u r ce ,   th u s ag o f   b atter y   p o wer   ( r ep r esen ted   b y   th o r an g e   lin e)   is   r ed u ce d ,   w h ile  th f u el   ce ll  p o wer   ( r e p r esen ted   b y   t h b lu lin e )   r e m ain s   r elativ ely   u n ch an g ed .   T h is   is   b ec au s th e   PI  c o n tr o l   alg o r ith m   p r i o r itizes  th r eg u latio n   o f   th b atter y ' s   SOC   r ath er   t h an   o p tim izin g   th f u el  ce ll's   o p er atio n .   As  r esu lt,  th is s u o f   ef f icien cy   h as  n o b ee n   f u lly   ad d r ess ed .   T h er e f o r e ,   an   E MS  s tr ateg y   th at  in co r p o r ates o p tim izatio n   o f   f u el  ce ll  o p er atio n   is   n ee d e d   to   im p r o v o v er all  s y s tem   p er f o r m a n ce .     2 . 2 .     T he  E E M S str a t eg y   T h f u n d am e n tal  co n ce p t   o f   th e x ter n al   en er g y   m an ag em en s tr ateg y   ( E E MS)   is   t o   r e d u ce   h y d r o g en   c o n s u m p tio n   b y   m ax im izin g   s u p p l y   f r o m   th b atter ies  an d   SC s ,   wh ile  ad h er in g   to   p r ed ef in e d   co n s tr ain ts ,   as  d is cu s s ed   in   [ 2 3 ] - [ 2 6 ] .   T h e   ad v a n tag o f   E E MS  o v er   o th er   o p tim izatio n   m eth o d s   lies   in   its   r elativ ely   s im p le  f o r m u latio n ,   as  it  o n ly   r eq u ir es  th c o s f u n ctio n s   o f   th b atter ies  an d   SC s ,   with o u th n ee d   f o r   em p ir ical  en er g y   ca lcu lati o n s   f o r   th b atter ies.   T h s ch e m atic   o f   th E E MS  is   illu s tr at ed   in   Fig u r e   6 .   T h e   E E MS  in p u ts   ar th b atter y   s tate  o f   ch ar g ( SOC )   an d   t h DC   b u s   v o ltag V DC .   Un l ik th PI  co n t r o s tr ateg y ,   th o u tp u o f   E E MS    b esid es  th r ef e r en c p o wer   f r o m   th b atter y   P * batt     is   th SC   ch ar g e/d is ch ar g e   v o lta g ( ) .   T h e   b atter y   r ef er e n ce   p o wer   is   th en   c o m p ar e d   with   th e   l o ad   p o wer   P load   to   p r o d u ce   th r e f er en ce   p o wer   o f   th f u el  ce ll P * fc   u s in g   ( 2 ) .      = l o a d b at t   ( 2 )     Nex t,  th f u el  ce ll  p o wer   r ef e r en ce   is   co n v er te d   in to   th f u el  ce ll  r ef er en c cu r r en v alu e   I fc *   u s in g   th s am e   f o r m u las as stated   in   ( 1 ) .   I n   th e   v o ltag r eg u lato r   s ec tio n ,   th e   SC   ch ar g e/d is ch ar g e   v o ltag ( )   an d   th e   v o ltag r ef er en ce   o n   th DC   b u s   ( V * dc )   will  b co m p ar ed   with   th ac tu al  v o ltag o n   th DC   b u s   ( V dc )   to   r eg u late  t h b atter y   s tate  ( d is ch ar g e/ch ar g e)   th r o u g h   th DC /D C   co n v er ter   cu r r en ( in p u b o o s co n v er ter /o u t p u b u ck   co n v er ter ) .   I n   th E E MS  alg o r ith m ,   t h o b j ec tiv f u n ctio n   is   to   m ax im iz th en er g y   s u p p lied   b y   t h SC   an d   th b atter y   d u r in g   s p ec if ie d   tim i n ter v al  T .   T h v alu o f   th is   ti m in ter v al   is   u s u ally   u s ed   t h s am as  th e   tim s am p lin g   v al u T s ,   alth o u g h   it  d o es  n o r u le  o u o th er   v alu e s   s u ch   as  m u ltip les  o f   T s .   I n   t h is   s tu d y ,   T s   o f   0 . 2   s ec o n d s   was u s ed .   T h u s ,   th o p tim izatio n   p r o b lem   is   d ef in e d   as in   ( 3 ) - ( 7 ) .     ma x ,  1 2   2 +     ( 3 )       _   ( 4 )     (    SOC )   ( 5 )     _ _    ( 6 )      _  _   _   _    ( 7 )     W h er is   th b atter y   ca p ac it y   ( 3 6   V   ×   40   Ah )   an d   C r   is   th r ated   ca p ac itan ce   o f   th SC   ( 1 5 . 6   F).   I n   o r d er   to   c o n s id er   t h ad d itio n al  en e r g y   f r o m   p h o to v o ltaic s   wh ich   h a v p o wer   o f   P PV ,   th E E MS  s tr ateg y   in   Fig u r 6   ca n   b d ir ec tly   u s ed   b y   s im p ly   c h an g i n g   th lo ad   p o wer   P load   to   th r e m ain in g   DC   p o wer   r eq u ir ed   P DCreq ,   wh ich   as in   ( 8 ) .     D C r eq = ma x   ( l o ad PV , 0 )   ( 8 )     Ho w ev er ,   th i s   m e th o d   c an   r e s u lt   in   ch at te r in g   p h en o m en a,   a s   th e   E E M S   s tr at eg y   p la ce s   h ig h   s t r e s s   o n   th e   b at ter y   an d   S C   s y s tem s ,   a s   r ep o r t ed   in   Mo ta p o n   e a l.   [ 2 3 ] .   Ad d i tio n al ly ,   th e   ex tr p o wer   f r o m   th e   P V   s y s t em   ( P P V)   m ay   in cr e as th e   d y n am ic s   o f   th e   r em a in i n g   D C   p o w er   r eq u ir ed   d u to   th e   f lu ct u a tin g   co n tr ib u ti o n s   f r o m   th PV   en er g y   s o u r c e,   wh i ch   ar i n f lu en ce d   b y   v ar i at io n s   in   s o lar   in ten s ity   an d   en v ir o n m en ta co n d it io n s .   T h es ch a tt er i n g   ef f e ct s   c an   n e g at iv e ly   im p ac th e   o p er a tio n al   l if e s p an   o f   ea c h   en er g y   s o u r c e.   T h er ef o r e,   an   ap p r o p r ia te  en e r g y   m an ag em en s y s tem   ( E M S)  s h o u ld   b ch o s en   to   m in im iz e   s t r e s s   o n   th f u el   c el l,  b at te r y ,   o r   S C   s y s te m ,   u lt im at ely   m ax i m i zin g   th lif e s p an   o f   t h h y b r id   f u e c el p o wer   s y s te m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 1 2 1 9 - 1229   1224       Fig u r 5 .   Po wer   r esp o n s o f   th h y b r i d   FC - PV simu latio n   with   PI  co n tr o l   alg o r ith m           Fig u r 6 .   Sch em atic  o f   th E E MS  s tr ateg y       2 . 3 .     T he  m o dified  E E M s t ra t eg y   T h is   p ap er   p r o p o s ed   th m o d if ied   E E MS  alg o r ith m   in   o r d er   to   o v er co m th s h o r tag o f   E E MS  s tr ateg y .   C h an g es  wer e   m ad o n ly   to   th f u el  ce ll  r ef er en ce   p o wer   d eter m in atio n   s ch em e,   wh ile  th v o ltag e   r eg u lato r   s ch em e   r em ain e d   u n ch an g ed .   T h s ch em atic  o f   th e   m o d if ied   E E MS  is   s h o wn   in   Fig u r 7 .           Fig u r 7 .   Sch em atic  o f   th m o d if ied   E E MS  s tr ateg y       Un lik th E E MS  alg o r ith m ,   th o u tp u o f   th m o d if ied   E E MS  is   d ir ec tly   th r ef er en ce   p o wer   f r o m   th f u el  ce ll  P * fc ,   in   ad d itio n   to   th SC   ch ar g e/d is ch ar g v o ltag ( )   an d   th r ef e r en ce   p o wer   f r o m   th e   b atter y   P * batt .   W h ile  an   ad d itio n al  in p u f o r   th m o d if ied   E E MS  ( in   ad d itio n   to   th b atter y   SOC   an d   DC   b u s   v o ltag e)   is   th r em ai n in g   p o w er   r eq u ir e d   P req as in   ( 9 ) .     r eq = ma x   ( l o ad PV ,  _ )   ( 9 )     W h er P fc_min   is   th s m alle s t v alu o f   p e r m itted   f u el   ce ll p o wer .   I n   th m o d if ie d   E E MS  alg o r ith m ,   th o b jectiv f u n ctio n   is   to   m ax im ize  th en er g y   s u p p li ed   b y   th e   SC   an d   b atter y   b u m i n im ize  th en er g y   s u p p lied   b y   th e   f u el   ce ll  d u r in g   a   s p ec if ied   tim i n ter v al  T   1 0   T s o r   m ath em atica lly   wr itten   as  ( 1 0 ) .     ma x ,   ,        1 2   2 +      ( 1 0 )     W h ile  f o r   th co n s tr ain ts ,   b esid es u s in g   ( 4 ) - ( 7 ) ,   th f o llo win g   co n s tr ain ts   ar also   u s ed   ( 1 1 )   an d   ( 1 2 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Dev elo p men t o f o p era tio n   s tr a teg fo r   P V -   fu el  ce ll h y b r id   p o w er sys tem  to     ( K a th erin   I n d r ia w a ti )   1225    r eq   ( 1 1 )      _   _    ( 1 2 )     W h er P fc_max   is   th lar g est   v alu o f   p er m itted   f u el  ce ll  p o wer .   No tice,   th er a r th r ee   o p tim izatio n     v ar iab les  in v o lv ed   in   ( 1 0 )   b u t   th er ar o n ly   two   o u tp u ts   o f   th m o d if ied   E E MS  u s ed ,   n am ely   an d   P * fc Nex t,  as  with   E E MS,   is   f ed   to   th e   v o ltag e   r eg u lato r   s c h em e   wh ile  P * fc   is   f ed   t o   th f u el  ce ll  r ef e r en ce   cu r r en t c alcu latio n .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     E f f ec t   o f   i nte g r a t ing   P V   T h s im u latio n   r esu lts   o f   th e   h y b r id   f u el   ce ll p h o to v o ltaic  ( h y b r i d   FC PV)   s y s tem   u s in g   th E E MS  alg o r ith m   ar p r esen ted   in   Fi g u r 8 ( a ) .   I is   ev id en th at  th f u el  ce ll  o p er ates  co n tin u o u s ly   at  it s   m in im u m   p o wer ,   as  s ee n   in   th g r ap h ,   wh er th o u tp u p o wer   o f   t h e   DC /DC   b o o s co n v er ter   is   less   th an   1   k W   d u to   lo s s es  with   an   ef f icien cy   o f   0 . 8 5 .   T h e   b atter y   p o wer   u s ed   i n   th is   c ase  is   h ig h e r   th a n   t h a s ee n   with   th PI   co n tr o s tr ateg y   ( Fig u r e   5 ) ,   p a r ticu lar ly   d u r in g   th s im u latio n   p er io d   f r o m   8 0   to   1 2 0   s ec o n d s .   Me an wh ile,   th e   SC   co n tin u es to   ad d r ess   tr an s ien t lo ad s .   T h im p ac o f   in te g r atin g   PV  en er g y   s o u r ce s   i n to   th e   E M is   r ef l ec ted   in   th e   o v e r all  i n cr ea s in   s y s tem   ef f icien cy .   Ad d itio n al ly ,   to tal  h y d r o g en   co n s u m p tio n   s er v es  as  an o th er   k ey   p er f o r m an ce   in d icato r .   T h co m p ar is o n   o f   p er f o r m a n ce   in d ices  f o r   th e   two   E MS  s t r ateg ies PI  co n tr o ( with o u in teg r atin g   PV)   an d   E E MS  ( with   in teg r atin g   PV) is   s h o wn   in   T ab le  1 .   T h r esu lts   co n f ir m   th at  i n teg r atin g   R E in to   th E MS   en h an ce s   th ef f icien c y   o f   th h y b r i d   f u el  ce ll  p o we r   s y s tem   an d   r ed u ce s   h y d r o g en   co n s u m p tio n .   Sp ec if ically ,   ef f icien cy   i n cr ea s ed   b y   5 %,  wh ile  h y d r o g en   co n s u m p tio n   d ec r ea s ed   b y   1 2 %.       T ab le  1 .   T h p er f o r m a n ce   o f   two   E MS  s tr ateg ies   S t r a t e g y   Ef f i c i e n c y   ( %)   H y d r o g e n   c o n s u m p t i o n   ( g )   P I   c o n t r o l   8 7 . 3 2   4 . 3 6 5   EEM S   9 2 . 2 4   3 . 8 4 4       3 . 2 .     T he  m o dified  E E M S pe rf o rma nce   Fro m   th s im u latio n   r esu lts   o f   th E E MS  s tr ateg y   as  s h o wn   in   Fig u r 8 ( a) ,   it  is   clea r   th at  th e   ch atter in g   p h e n o m en o n   ap p e ar s   in   b o th   th SC   p o wer   r esp o n s an d   th b atter y   p o wer   r esp o n s e.   T h s im u latio n   r esu lts   o f   th h y b r i d   FC PV  s y s tem   with   th m o d if ied   E E MS  al g o r ith m ,   s h o w n   in   Fig u r 8 ( b ) ,   in d icate   th at,   in   a d d itio n   t o   th f u el  ce ll  o p er atin g   co n s i s ten tly   at  its   m in im u m   p o w er ,   th ch atter i n g   p h en o m en o n   h as b ee n   s u cc ess f u lly   s u p p r ess ed .           (a )   (b )     Fig u r 8 .   Po wer   r esp o n s o f   th PV - f u el  ce ll h y b r id   p o wer   s y s tem   s im u latio n   with     ( a)   E E MS  an d   ( b )   t h m o d if ie d   E E MS       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 1 2 1 9 - 1229   1226   T h r esu lts   also   d em o n s tr ate  t h s u cc ess   o f   th e   m o d if ied   E E MS  co n tr o s tr ateg y   in   m ain ta in in g   th e   b atter y ' s   s tate  o f   ch ar g ( SOC )   with in   th s p ec if ie d   r a n g e,   with   s m o o th er   c u r r e n an d   v o ltag co m p ar ed   t o   th r esu lts   f r o m   th o r ig in al  E E MS  alg o r ith m ,   as  s ee n   in   Fig u r 9 .   Similar ly ,   th SC   p er f o r m a n ce   s h o ws  im p r o v em e n ts ,   as  illu s tr ated   i n   Fig u r e   1 0 .   T h DC   b u s   v o ltag e,   wh ich   m ir r o r s   th e   o u tp u t   v o ltag o f   t h SC ,   is   also   s tab ilized ,   with   th m o d if ied   E E MS  alg o r ith m   p r o d u cin g   v o lta g 1   v o lt  lo we r   th an   th DC   b u s   v o ltag f r o m   th e   E E MS.   T h ese  r elativ ely   s tab le   SOC   an d   DC   b u s   v o ltag e   co n d itio n s   r ef lect  th e   ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s ed   en er g y   m an a g em en s tr ateg y   in   m an ag in g   an d   m ain tain i n g   b o th   th b atter y   ca p ac ity   an d   th DC   n etwo r k .   On   th f u el  ce ll  s id e,   b o th   th E E MS  an d   th e   m o d if ied   E E MS  p r o d u ce   v er y   s im ilar   r esp o n s es,  with   b o th   s tr ateg ies  lead in g   t o   in cr ea s ed   s y s tem   ef f icien c y   b y   k ee p in g   th e   f u el  ce ll  o p er atin g   at  a   m in im u m   lo ad   c u r r en o f   2 0   A,   as sh o wn   in   Fig u r 1 1 .           ( a)   ( b )     Fig u r 9 .   B atter y   co n d itio n   o f   th h y b r id   p o wer   s y s tem   with   s tr ateg y   ( a)   E E MS   an d   ( b )   t h m o d if ie d   E E MS           ( a)   ( b )     Fig u r 1 0 .   T h SC   co n d itio n   o f   th h y b r id   p o wer   s y s tem   with   s tr ateg y   ( a)   E E MS   an d   ( b)   t h m o d if ie d   E E MS       Un lik th co n v en tio n al  p r o p o r tio n al - i n teg r al  ( PI)   co n tr o s tr ateg y ,   wh ich   ty p ically   f ails   to   ef f ec tiv ely   m an a g f u el  c o n s u m p tio n   a n d   b atter y   s tate - of - ch ar g ( SOC ) ,   th E E MS  en s u r es  s tab le  SO C   lev els  an d   DC   b u s   v o ltag e.   Ho wev er ,   th E E MS  s tr ateg ies  o f ten   s u f f er   f r o m   th ch atte r in g   p h e n o m en o n ,   wh ich   lead s   to   h ig h - f r eq u en c y   s witch in g   th at   im p o s es  u n n ec ess ar y   s tr ess   o n   f u el  ce lls ,   b atter ies,  an d   SC s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Dev elo p men t o f o p era tio n   s tr a teg fo r   P V -   fu el  ce ll h y b r id   p o w er sys tem  to     ( K a th erin   I n d r ia w a ti )   1227   T h is   s tr ess   ac ce ler ates  co m p o n en d e g r ad atio n ,   u ltima tely   r ed u cin g   th life s p a n   o f   th e   s y s tem .   T o   a d d r ess   th ese   ch allen g es,  th s tu d y   p r o p o s es  m o d if icatio n   to   th e   o p tim izatio n   p r o b lem   f o r m u latio n ,   ef f ec tiv ely   m itig atin g   th ch atter in g   ef f ec t a n d   im p r o v in g   s y s tem   r eliab i lity   an d   lo n g ev ity .   An o th er   co n t r ib u tio n   o f   th p ap er   is   th in teg r atio n   o f   p h o to v o ltaic  ( PV)   e n er g y   in t o   th h y b r id   p o wer   s y s tem .   B y   in co r p o r ati n g   PV  en er g y ,   th e   r esear ch   d e m o n s tr ates  s ig n if ican t   im p r o v em en in   s y s tem   ef f icien cy   an d   r ed u ctio n   in   h y d r o g en   co n s u m p tio n .   Sp ec if ically ,   th PV  in teg r atio n   lead s   to   5 %   ef f icien cy   g ain   an d   1 2 r e d u c tio n   in   h y d r o g en   co n s u m p ti o n   c o m p ar e d   to   s y s tem s   th at  d o   n o in c o r p o r ate  PV  en er g y .   T h is   in teg r atio n   n o o n ly   m ak es  th s y s tem   m o r s u s tain ab le  b u also   r ed u ce s   th r elian ce   o n   h y d r o g en ,   c o n tr ib u tin g   to   m o r en v ir o n m e n tally   f r ien d l y   s o lu tio n .   T h u s ,   th is   s tu d y   in tr o d u ce s   s ig n if ican t   in n o v atio n s   in   th f ield   o f   en e r g y   m a n ag em en f o r   h y b r id   p o wer   s y s tem s .           Fig u r 1 1 .   Fu el  ce ll c o n d itio n   o f   th h y b r i d   p o wer   s y s tem   with   th s tr ateg y   o f   th m o d if ied   E E MS       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   d em o n s tr ates  th at  th d ev elo p m en o f   an   en e r g y   m an ag em en s tr ateg y   u s in g   th m o d if ied   E E MS  s ch em f o r   PV - f u el   c ell  h y b r id   p o wer   s y s tem s   ca n   ef f ec tiv ely   a d d r ess   ef f icien cy   ch allen g es  an d   m itig ate  p r em atu r a g in g   o f   f u el  ce lls ,   b atter ies,  an d   S C s   ca u s ed   b y   ex ce s s iv s tr ess .   B y   in teg r ati ng  p h o to v o ltaic  ( PV)   en e r g y   as  an   ad d itio n al  r en ewa b le  en er g y   s o u r c e,   th is   o p er atio n al  s tr ateg y   h as  s h o w n   to   s ig n if ican tly   en h a n ce   th ef f icien cy   o f   t h PV - f u el  ce ll  h y b r id   p o wer   s y s tem .   Fu r th e r m o r e ,   b y   m o d if y i n g   th e   o p tim izatio n   p r o b lem   f o r m u latio n   o f   th e   E E MS,   th is   ap p r o ac h   h as  s u cc ess f u lly   m itig ated   ch atter in g   p h en o m en a,   en s u r in g   th at   th e   b atter y ' s   s tate  o f   ch ar g ( SOC )   an d   th e   DC   b u s   v o ltag e   r em ain   with in   s p ec if ie d   r an g es  wh ile  r e d u cin g   s tr ess   o n   th e   b atter y   an d   SC   co m p ar ed   to   th o r ig in al  E E MS.   Fu tu r r esear c h   will   ex p lo r r ea l - tim a p p licatio n s   o f   th p r o p o s ed   s tr ateg y ,   i n clu d in g   t h in teg r atio n   o f   m u ltip le  r en ewa b le   en er g y   s o u r ce s   an d   a d ap tatio n   to   v ar y i n g   o p er atio n al  c o n d iti o n s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h au t h o r s   w o u ld   lik to   ex p r ess   th eir   g r atitu d e   to   th M in is tr y   o f   E d u ca tio n ,   C u ltu r e,   R esear ch ,   an d   T ec h n o lo g y   th r o u g h   Ma s ter ' s   T h esi s   R esear ch   s ch em ( C o n tr ac t N u m b er : 1 1 2 /E5 /PG. 0 2 . 0 0 . PL/2 0 2 3 ) .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 1 2 1 9 - 1229   1228   Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Kath er in   I n d r iawa ti                               Naw an g s ih                               C in d y   R ev ik o   E k atiar                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   Der iv ed   d ata  s u p p o r tin g   th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av ailab le  f r o m   th co r r esp o n d in g   au th o r ,   [ KI ] ,   o n   r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   B .   F a t t o u h ,   R .   P o u d i n e h ,   a n d   R .   W e st ,   Th e   r i s e   o f   r e n e w a b l e s   a n d   e n e r g y   t r a n si t i o n :   w h a t   a d a p t a t i o n   s t r a t e g y   e x i s t f o r   o i l   c o m p a n i e a n d   o i l - e x p o r t i n g   c o u n t r i e s?,   En e r g y   T r a n si t i o n s ,   v o l .   3 ,   n o .   1 2 ,   p p .   4 5 5 8 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 1 8 2 5 - 0 1 9 - 0 0 0 1 3 - x.   [ 2 ]   G .   D o m i n i o n i ,   A .   R o ma n o ,   a n d   C .   S o t i s,   A   q u a n t i t a t i v e   st u d y   o f   t h e   i n t e r a c t i o n s b e t w e e n   o i l   p r i c e   a n d   r e n e w a b l e   e n e r g y   so u r c e s   st o c k   p r i c e s ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   9 ,   p .   1 6 9 3 ,   M a y   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 2 0 9 1 6 9 3 .   [ 3 ]   S .   C h e n ,   A .   K u mar,   W .   C .   W o n g ,   M . - S .   C h i u ,   a n d   X .   W a n g ,   H y d r o g e n   v a l u e   c h a i n   a n d   f u e l   c e l l s   w i t h i n   h y b r i d   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y st e ms:  A d v a n c e d   o p e r a t i o n   a n d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s ,   Ap p l i e d   En e r g y ,   v o l .   2 3 3 2 3 4 ,   p p .   3 2 1 3 3 7 ,   Ja n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a p e n e r g y . 2 0 1 8 . 1 0 . 0 0 3 .   [ 4 ]   S .   T.   R e v a n k a r   a n d   P .   M a j u md a r ,   F u e l   c e l l s:   P r i n c i p l e s ,   d e s i g n ,   a n d   a n a l y si s ,   F u e l   C e l l s:   Pri n c i p l e s ,   D e s i g n ,   a n d   A n a l y si s ,   p p .   1 7 4 8 ,   2 0 1 4 .   [ 5 ]   K .   J.  R e d d y   a n d   N .   S u d h a k a r ,   H i g h   v o l t a g e   g a i n   i n t e r l e a v e d   b o o st   c o n v e r t e r   w i t h   n e u r a l   n e t w o r k   b a se d   M P P c o n t r o l l e r   f o r   f u e l   c e l l   b a s e d   e l e c t r i c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s,”   I EE A c c e ss ,   v o l .   6 ,   p p .   3 8 9 9 3 9 0 8 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 7 . 2 7 8 5 8 3 2 .   [ 6 ]   M .   Ta n r i o v e n   a n d   M .   S .   A l a m,   R e l i a b i l i t y   m o d e l l i n g   a n d   a n a l y si s   o f   s t a n d - a l o n e   P E M   f u e l   c e l l   p o w e r   p l a n t s ,   Re n e w a b l e   En e r g y ,   v o l .   3 1 ,   n o .   7 ,   p p .   9 1 5 9 3 3 ,   J u n .   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r e n e n e . 2 0 0 5 . 0 5 . 0 0 4 .   [ 7 ]   I .   A sch i l e a n   e t   a l . ,   H y b r i d   e l e c t r i c   p o w e r t r a i n   w i t h   f u e l   c e l l f o r   a   seri e v e h i c l e ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   5 ,   p .   1 2 9 4 ,   M a y   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 1 0 5 1 2 9 4 .   [ 8 ]   N .   B i z o n   a n d   M .   R a c e a n u ,   En e r g y   e f f i c i e n c y   o f   P EM   f u e l   c e l l   h y b r i d   p o w e r   s o u r c e ,   i n   En e rg y   H a rv e st i n g   a n d   En e rg y   Ef f i c i e n c y ,   v o l .   3 7 ,   2 0 1 7 ,   p p .   3 7 1 3 9 1 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 3 1 9 - 4 9 8 7 5 - 1 _ 1 3 .   [ 9 ]   W .   S t r i e l k o w sk i ,   R e n e w a b l e   e n e r g y   so u r c e s,   p o w e r   mar k e t s,   a n d   smar t   g r i d s,”   i n   S o c i a l   I m p a c t s   o f   S m a rt   G ri d s ,   E l se v i e r ,   2 0 2 0 ,   p p .   9 7 1 5 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / B 9 7 8 - 0 - 12 - 8 1 7 7 7 0 - 9 . 0 0 0 0 4 - 3.   [ 1 0 ]   N .   B i z o n ,   M .   R a c e a n u ,   E .   K o u d o u ma s,  A .   M a r i n o i u ,   E.   K a r a p i d a k i s,   a n d   E .   C a r c a d e a ,   R e n e w a b l e / f u e l   c e l l   h y b r i d   p o w e r   s y st e m   o p e r a t i o n   u s i n g   t w o   s e a r c h   c o n t r o l l e r s   o f   t h e   o p t i ma l   p o w e r   n e e d e d   o n   t h e   D C   b u s,   E n e r g i e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 2 ,   p .   6 1 1 1 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 3 2 2 6 1 1 1 .   [ 1 1 ]   T.   M a y e r ,   D .   K r e y e n b e r g ,   J .   W i n d ,   a n d   F .   B r a u n ,   F e a s i b i l i t y   st u d y   o f   2 0 2 0   t a r g e t   c o s t f o r   P EM   f u e l   c e l l s   a n d   l i t h i u m - i o n   b a t t e r i e s :   A   t w o - f a c t o r   e x p e r i e n c e   c u r v e   a p p r o a c h ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   H y d r o g e n   E n e r g y ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 9 ,   p p .   1 4 4 6 3 1 4 4 7 4 ,   O c t .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j h y d e n e . 2 0 1 2 . 0 7 . 0 2 2 .   [ 1 2 ]   F .   H e r b ,   P .   R .   A k u l a ,   K .   Tr i v e d i ,   L.   J a n d h y a l a ,   A .   N a r a y a n a ,   a n d   M .   W o h r ,   T h e o r e t i c a l   a n a l y si s   o f   e n e r g y   ma n a g e me n t   st r a t e g i e s   f o r   f u e l   c e l l   e l e c t r i c   v e h i c l e   w i t h   r e s p e c t   t o   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   a g i n g ,   i n   2 0 1 3   Wo r l d   El e c t r i c   V e h i c l e   S y m p o s i u m   a n d   E x h i b i t i o n   ( EV S 2 7 ) ,   I EEE,   N o v .   2 0 1 3 ,   p p .   1 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EV S . 2 0 1 3 . 6 9 1 5 0 4 9 .   [ 1 3 ]   T.   A z i b ,   C .   L a r o u c i ,   A .   C h a i b e t ,   a n d   M .   B o u k h n i f e r ,   O n l i n e   e n e r g y   m a n a g e me n t   st r a t e g y   o f   a   h y b r i d   f u e l   c e l l / b a t t e r y / u l t r a c a p a c i t o r   v e h i c u l a r   p o w e r   s y st e m,”   I EEJ   T ra n s a c t i o n s   o n   El e c t r i c a l   a n d   El e c t ro n i c   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   9 ,   n o .   5 ,   p p .   5 4 8 5 5 4 ,   S e p .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / t e e . 2 2 0 0 4 .   [ 1 4 ]   K. - S .   J e o n g ,   W . - Y .   Le e ,   a n d   C . - S .   K i m,  E n e r g y   ma n a g e m e n t   st r a t e g i e o f   a   f u e l   c e l l / b a t t e r y   h y b r i d   s y st e u si n g   f u z z y   l o g i c s ,   J o u rn a l   o f   Po w e r   S o u rc e s ,   v o l .   1 4 5 ,   n o .   2 ,   p p .   3 1 9 3 2 6 ,   A u g .   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j p o w so u r . 2 0 0 5 . 0 1 . 0 7 6 .   [ 1 5 ]   N .   B i z o n ,   P .   T h o u n t h o n g ,   a n d   D .   G u i l b e r t ,   Ef f i c i e n t   o p e r a t i o n   o f   t h e   h y b r i d   p o w e r   s y st e u s i n g   a n   o p t i m a l   f u e l l i n g   s t r a t e g y   a n d   c o n t r o l   o f   t h e   f u e l   c e l l   p o w e r   b a s e d   o n   t h e   r e q u i r e d   p o w e r   t r a c k i n g   a l g o r i t h m,”   S u st a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2 2 ,   p .   9 6 9 0 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s u 1 2 2 2 9 6 9 0 .   [ 1 6 ]   N .   B i z o n   a n d   P .   T h o u n t h o n g ,   F u e l   e c o n o m y   u si n g   t h e   g l o b a l   o p t i mi z a t i o n   o f   t h e   f u e l   c e l l   h y b r i d   p o w e r   s y st e ms,   E n e r g y   C o n v e rsi o n   a n d   Ma n a g e m e n t ,   v o l .   1 7 3 ,   p p .   6 6 5 6 7 8 ,   O c t .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n c o n ma n . 2 0 1 8 . 0 8 . 0 1 5 .   [ 1 7 ]   H .   N i sh i k a w a   e t   a l . ,   H i g h   f u e l   u t i l i z a t i o n   o p e r a t i o n   o f   p u r e   h y d r o g e n   f u e l   c e l l s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   H y d r o g e n   E n e r g y ,   v o l .   3 3 ,   n o .   2 1 ,   p p .   6 2 6 2 6 2 6 9 ,   N o v .   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j h y d e n e . 2 0 0 8 . 0 7 . 0 1 9 .   [ 1 8 ]   Y .   M a u l i z a ,   K .   I n d r i a w a t i ,   a n d   R .   A .   W a h y u o n o ,   F u z z y   l o g i c   c o n t r o l - b a se d   i n t e r l e a v e d   b o o st   c o n v e r t e r   f o r   p r o t o n   e x c h a n g e   memb r a n e   f u e l   c e l l   s y s t e m   a p p l i c a t i o n s,”   i n   2 0 2 2   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g ,   C o m p u t e r   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y   ( I C EEC I T ) ,   I EEE,   N o v .   2 0 2 2 ,   p p .   8 2 8 7 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C EEC I T5 5 9 0 8 . 2 0 2 2 . 1 0 0 3 0 7 1 5 .   [ 1 9 ]   L.   O l a t o mi w a ,   S .   M e k h i l e f ,   M .   S .   I smai l ,   a n d   M .   M o g h a v v e mi ,   En e r g y   ma n a g e me n t   s t r a t e g i e i n   h y b r i d   r e n e w a b l e   e n e r g y   sy st e ms:   A   r e v i e w ,   R e n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   En e rg y   Re v i e w s ,   v o l .   6 2 ,   p p .   8 2 1 8 3 5 ,   S e p .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r ser. 2 0 1 6 . 0 5 . 0 4 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.