I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   39 ,   N o .   1 J ul y   2025 ,   pp.   1 1 ~ 22   I S S N:  2502 - 4752,   DO I 10 . 11591/i j e e c s . v 39 .i 1 . pp1 1 - 22             11     Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   Hy b r id  e n e r g y  st o r age  sol u t io n s t h r ou gh   b at t e r y - su p e r c ap ac itor   in t e gr at io n  i n  p h ot ov ol t ai c  i n st al la t io n s       Abd e lk ad e r   Yous f i 1 ,   F ayç al   M e h e d i 2 ,   Youce f   B o t 1   1 L a b o r a t o r y   L A G C F a c ul t y   of   S c i e n c e  a nd  T e c hn ol o g y , D ji la li  B o una a ma  U ni ve r s it y   of   K ha mi s  M il ia na K h e mi s  M il ia na A lg e r ia   2 L a b o r a t o ir e   G é ni e  E l e c tr iq u e   e E n e r gi e s  R e n o u ve la bl e s  ( L G E E R ) , H a s s ib a  B e nb o ua li  U ni ve r s it y   of  C hl e f , C hl e f , A lg e r ia       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve Oc t   10 2024   R e vi s e M a r   16 2025   A c c e pt e M a r   26 2025       Bat t e ri e s   i n t eg rat ed   i n t o   r e n ew ab l e   en e rg y   s t o rag e   s y s t em s   m a y   e x p e ri en ce   mu l t i p l i rr eg u l ar  ch arg an d   d i s ch arg cy cl e s   d u t o   t h v ar i ab i l i t y   o f   p h o t o v o l t ai c   en e rg y   p ro d u c t i o n   c h ara c t e r i s t i c s   o l o a d   fl u c t u at i o n s .   T h i s   c o u l d   n eg at i v el y   i m p ac t   t h e   b at t e ry s   l o n g e v i t y   an d   l ead   t o   an   i n c r e as e   i n   p ro j ec t   c o s t s .   T h i s   art i c l e   p r e s en t s   an   ap p ro ac h   f o t h e   s h ari n g   o em b ed d ed   e n e r g y   b e t w ee n   t h e   b at t e r y ,   w h i ch   s e r v e s   as   t h e   m ai n   e n e rg y   s t o rag e   s y s t em ,   an d   t h e   s u p e r c ap a c i t o rs   (SC),   w h i c h   a c t   as   an   au x i l i ar y   e n e r g y   s t o rag s y s t em .   B y   d e l i v e r i n g   o ab s o rb i n g   p e ak   cu rr e n t s   acc o r d i n g   t o   t h e   l o ad   re q u i r emen t s ,   s u p e r c ap ac i t o rs   i n c r e as e   t h e   l i f e s p an   o b at t e ri e s   an d   r ed u ce  t h e i r   s t re s s e s .   A m ax i mu p o w e r   p o i n t   t rack i n g   ( MPPT )   al g o r i t h re g u l at e s   t h c o n n ec t i o n   o t h p h o t o v o l t ai c   (PV )   ce l l s   t o   t h D C   b u s   t h ro u g h   b o o s t   co n v e rt e r.   A   b u ck - b o o s t   co n v e rt e co n n ec t s   s u p e r c ap aci t o rs   an d   b at t e ri e s   t o   t h e   D b u s .   A   D C - A co n v e rt e co n n ect s   t h e   i n d u c t i v e   l o ad   t o   t h e   D b u s .   T h e   s y s t em   r e g u l at e s   s t at i c   co n v e rt e rs   co n n ec t e d   t o   b at t e ri e s   an d   s u p e r c ap aci t o rs   b as e d   o n   c u rr en t .   A n   en e rg y   m a n ag emen t   b l o ck   s u p e rv i s e s   t h s y s t em   co m p o n en t s .   W i m p l eme n t   t h e   e n t i r s y s t em  i n   t h MA T L A B/ Si mu l i n k   en v i ro n me n t .   W e   p r e s en t   t h s i mu l at i o n   r e s u l t s   t o   d emo n s t rat e   t h e   e ff ec t i v e n e s s   o t h e   p ro p o s e d   c o n t ro l   s t rat e g y   f o t h e   en t i re  s y s t em .   K e y w o r d s :   B a tt e r y   e n e r g y   s t or a ge   s y s t e m   E n e r g y   m a n a ge m e n t   P h o to v o l t a i c   s y s t e m   S upe r c a pa c i t o r s   S us t a i n a bl e   e n e r g y   t r a n s i t i o n   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   Ab de l ka d e r   Yo us f i   L a b o r a to r y   L A G C ,   F a c u l t y   o f   S c i e nc e   a n T e c hn o l o g y ,   D ji l a li   B o un a a m a   U ni ve r s i t y   o f   Kha m i s   M i li a n a   R ue   T hni e t   E l   Ha Kh e mi s   M il i a n a ,   Ai De f l a ,   Alge r i a   E m a i l a . y o us f i@u ni v - d b k m . d z       1.   I NT RODU C T I ON   T h e   g l o ba l   i n t e gr a t i o n   o f   r e n e w a bl e   e n e r g i e s   h a s   gr o wn   s t e a d i ly   i n   r e c e n t   de c a de s ,   dr i v e n   by   t h e   ur ge n t   n e e to  m i t i ga t e   c l im a t e   c h a n ge ,   r e duc e   de pe n de nc e   o n   f o s s i l   f ue l s   a n l im i t   po l l ut i n e m i s s io n s .   T h e   t r a n s i t i o n   to wa r d   s us t a i n a bl e   e n e r g y   i s   f ur t h e r   e n c o ur a ge by   t e c hn o l o gi c a l   a d v a nc e m e n t s   a nd  p o l i c i nc e n t i v e s   pr o m ot i n c l e a n   e n e r g y   a do pt i o n .   A c c o r di n to  da t a   f r o m   t h e   I n t e r n a t i o n a l   R e n e wa bl e   E n e r g y   A ge n c y   ( I R E N A )   [ 1] ,   tot a l   g l o b a l   i ns t a l l e r e n e wa bl e   e n e r g y   c a pa c i t y   e x c e e de 2, 351   GW   a t h e   c l o s e   o f   2 019,   wi t h   hy dr o po we r   i n   f i r s t   pl a c e   a t   1 , 172   GW ,   f o l l o w e by   w i nd  po we r   a 564  GW   a n s o l a r   p ho to v o l t a i c s   a t   4 86  G W .   Not a bly ,   o ve r   8 0%   o f   t h e   ne e ne r g y   c a p a c i t y   i ns t a ll e d   i 20 18  wa s   d e r i ve d   f r o m   s o l a r   a nd  w i nd   t e c hno l o g i e s ,   hi g h li g ht i ng   t he i r   p i vo t a l   r o l e   i t he   d e c a r b o ni z a t i o n   o f   t h e   g l o ba l   e ne r g y   s y s t e m .     De s p i t e   t h e i r   n u m e r o us   b e n e f i t s ,   r e n e w a bl e   e ne r g y   s o ur c e s ,   pa r t i c u l a r l y   w i nd  a n s o l a r ,   f a c e   s i g nif i c a n t   c h a ll e n ge s   due   t o   t h e i r   i nh e r e n t   i n t e r mi t t e n c y   a n u n pr e d i c t a bil i t y .   T hi s   v a r i a bil i t y   c o m p li c a t e t h e i r   s e a m l e s s   i n t e gr a t i o n   i n t e xi s t i n po we r   gr i d s ,   wh e r e   e n e r g y   s upp ly   m u s t   c o n t i n uo us l y   m a t c h   de m a n d.   T a ddr e s s   t h e s e   c h a ll e n ge s ,   e n e r g y   s t o r a ge   s o l ut i o n s   ( E S S )   h a v e   e m e r ge a s   e s s e n t i a l   c o m po n e n t s   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   39 ,   N o .   1 ,   J ul y   20 25 1 1 - 22   12   s t a bi li z i ng  e l e c t r i c i t y   s upp ly ,   i m pr o vi ng  gr i r e l iabili t y ,   a n e nh a n c i ng  t h e   o v e r a l l   e f f i c i e n c y   o f   r e n e w a bl e   e n e r g y   s y s t e m s   [ 2 ].   I n   r e m o t e   a r e a s   a n o f f - gr i c o m m u ni t i e s ,   wh e r e   a c c e s s   to  c e n t r a l i z e e lec t r i c i t y   n e t wo r ks   i s   li mi t e o r   n o n e xi s t e n t ,   de c e n t r a l i z e d   po we r   ge n e r a t i o n   s y s t e m s   pr o vi de   a   vi a bl e   a l t e r n a t i v e .   Am o n v a r i o us   r e n e w a bl e   t e c h n o l o g i e s ,   ph o to v o l t a i c   ( P V)   s o l a r   e ne r g y   h a s   ga i ne w i de s pr e a a t t e n t i o n   due   to  i t s   s c a l a bi li t y ,   l o m a i n t e n a nc e   r e qu i r e m e n t s ,   a n de c l i n i ng  i ns t a l l a t i o n   c o s t s .   H o we v e r ,   P V   e n e r g y   ge n e r a t i o n   i s   hi g hly   de pe n d e n t   o n   s o l a r   i r r a d i a n c e ,   w hi c h   f l u c t ua t e s   t h r o ugh o u t   t h e   da y   a n is   f ur t h e r   i n f l u e n c e by   we a t h e r   c o n d i t i o ns .   I n   s t a n da l o n e   P s y s t e m s ,   wh e r e   n o   b a c kup  po we r   s o ur c e s   a r e   a v a il a bl e   [ 3 ] - [ 5 ] ,   t h e   m i s m a t c h   b e t we e n   e n e r g y   pr o duc ti o n   a n c o ns u m pt i o n   b e c o m e s   a   c r i t i c a l   i s s u e ,   o f t e n   n e c e s s i t a t i n t h e   i n t e gr a t i o n   o f   E S S   to   e n s ur e   a   c on t i n uo us   a n r e l i a bl e   po we r   s upp l y   [ 6 ] ,   [ 7 ] .     C he m i c a l   e n e r g y   s t or a ge ,   pa r t i c u l a r ly   b a tt e r i e s ,   r e m a i ns   t h e   m o s t   wi d e ly   a do p t e s o l ut i o n   i n   hy br i d   r e n e wa bl e   e n e r g y   s y s t e m s   due   t o   i t s   hi g h   e n e r g y   s t o r a ge   de n s i t y .   Ho we v e r ,   s t a n da r b a t t e r i e s   r e gu l a r ly   s u f f e r   f r o m   li mi t a t i o ns   s uc h   a s   l im i t e po we r   de n s i t y ,   s ho r s e r vi c e   li f e   a n gr a dua l   pe r f o r m a n c e   de gr a da t i o n   o v e r   t i m e   [ 8 ] - [1 0 ] .   I n   c o n t r a s t ,   s upe r c a pa c i to r s   o f f e r   s igni f i c a n t l y   hi g he r   po we r   de n s i t y   a n e x t e n de c yc l e   li f e ,   m a k i ng  t h e m   s u i t a bl e   f o r   a pp l i c a t i o ns   r e qu i r i ng  r a p i c h a r ge - d i s c h a r ge   c y c l e s .   Ho we v e r ,   t h e i r   l o we r   e n e r g y   s to r a ge   c a pa c i t y   l im i t s   t h e i r   a bil i t y   t f u n c t i o n   a s   pr i m a r y   e ne r g y   s t or a ge   uni t s .   C o n s e que n t l y ,   s upe r c a pa c i t o r s   a r e   o f t e n   ut i l i z e a s   c o m p l e m e n t a r y   s t or a ge   de vi c e s ,   wo r ki n i n   c o nj u nc t i o n   w i t h   b a t t e r i e s   t o p t i mi z e   e n e r g y   m a na ge m e n t   i n   r e n e w a bl e   e ne r g y   s y s t e m s   [ 1 1 ] - [1 3 ].   B y   ut i li z i ng  hy b r i E S S ,   t h e   pe r f o r m a n c e   a n s t a bil i t y   o f   r e n e w a bl e   e n e r g y   s y s t e m s   c a n   b e   s i g ni f i c a n t l y   im pr o v e d,   m a k i ng  t he m   m o r e   s u i t a bl e   f o r   b ot h   gr i d - b a s e a n r e m o t e   a pp l i c a t i o n s .   T h e   i n t e gr a t i o n   o f   a d v a n c e s to r a ge   t e c hn o l o gi e s   n o o nl y   f a c i li t a t e s   a   s m o o t h e r   t r a n s i t i o n   t o wa r d   s us t a i na bl e   e n e r g y   b ut   a l s o   e n s ur e s   a   m o r e   r e s i li e n t   a nd  s t a bl e   po we r   s upp l y ,   e v e n   i n   t h e   f a c e   o f   f l uc t ua t i n r e ne wa bl e   e n e r g y   g e n e r a t i o n   [ 1 4 ] - [ 18 ].   T hi s   s t ud y   pr e s e n t s   a n   a d v a n c e hy br i e ne r g y   s to r a ge   s y s t e m   ( HE S S )   c o m bi ni ng  b a t t e r i e s   a n d   s upe r c a pa c i t o r s   ( S C )   to  i m pr o v e   t h e   pe r f o r m a n c e ,   e f f i c i e nc y ,   a n l if e s pa n   o f   r e n e wa bl e   e n e r g y   s to r a ge .     A   n o v e l   e ne r g y - s ha r i n s t r a t e gy   i s   i n t r o duc e d,   wh e r e   S C s   a c a s   a uxi li a r y   s t o r a ge   to  h a n d l e   pe a p o we r   de m a n d s ,   r e duc i n ba tt e r y   s t r e s s   a n m i t i ga t i n g   t h e   a dv e r s e   e f f e c t s   o f   i r r e gu l a r   c h a r ge - d i s c h a r g e   c y c l e s   c a us e by   P e n e r g y   f l uc t ua t i o ns .   A   c ur r e n t - b a s e d   r e gul a t i o n   s t r a t e gy   i s   i m p l e m e n t e to  dy n a mi c a l ly  c o n t r o l   po we r   f l o b e t we e n   t h e   b a tt e r y   a n S C ,   e n s ur i n e f f i c i e n t   e n e r g y   d i s t r i b ut i o n   a n mi nim i z i ng   s tor a ge   c o m po n e n t   de gr a da t i o n .   T h e   s y s t e m   a r c hi t e c t ur e   i n c o r po r a t e s   a   m a xi m u m   po we r   p o i n t   t r a c ki n ( M P P T )   a l go r i t hm   t o p t i mi z e   P e n e r g y   h a r v e s t i n vi a   a   b o o s t   c o n v e r t e r ,   a   b uc k - b oo s c o n ve r t e r   to  r e gul a t e   e n e r g y   e x c ha n ge s   b e t we e n   t h e   ba tt e r y ,   S C s ,   a n t h e   DC   b us ,   a n a   DC - A C   c o nve r t e r   to  f a c il i t a t e   po we r   d e l i ve r y   t o   i nduc t i v e   l o a ds .   A n   e n e r g y   m a n a ge m e n t   bl o c s upe r vi s e s   t h e   i n t e r a c t i o ns   a m o n s y s t e m   c om po n e n t s ,   o p t i mi z i ng  pe r f o r m a n c e   u n de r   v a r yi ng  l o a c o nd i t i o n s .   T h e   e n t i r e   s y s t e m   i s   m o de l e a n v a li da t e i M A T L A B /S im u l i nk,   w i t h   s im u l a t i o n   r e s u l t s   c o nf i r m i ng  t h a t   t h e   pr o p o s e a ppr o a c h   s i g ni f i c a n t l y   im pr o v e s   b a t t e r y   l if e s pa n ,   s t a bil i z e s   po we r   s uppl y ,   a n e nh a nc e s   o v e r a l l   s y s t e m   e f f i c i e nc y .   B y   a ddr e s s i n t h e   li mi t a t i o ns   o f   t r a di t i o n a l   b a t t e r y - b a s e s to r a ge   s y s t e m s ,   t hi s   wo r k   a dv a nc e s   s m a r t   e n e r g y   m a na ge m e n t   s t r a t e gi e s   a n c o n t r i b ut e s   t t h e   s us t a i n a bl e   a n c o s t - e f f e c t i v e   i n t e gr a t i o n   o f   r e ne wa bl e   e n e r g y   i n t o   s t a n da l o n e   a n gr i d - c o n ne c t e a ppl i c a t i o n s .       2.   S YST E M   AR CHI T E CT UR E   AN OP E RA T I ON    F i gur e   de pi c t s   t h e   hy b r i e n e r g y   s t o r a ge   c o nf i g ur a t i o n   un de r   i nv e s t i ga t i o n .   T h e   s y s t e m   f e a t ur e s   a   P ge n e r a t or   o pe r a t i n a t   34  v o l t s ,   wi t h   ba tt e r i e s   a n s upe r c a pa c i t o r s   i n t e gr a t e d   f o r   e n e r g y   s t o r a ge .   SC m a n a ge   r a p i c ur r e n t   f l u c t ua t i o ns ,   t h e r e by   r e duc in t h e   s t r a i n   o n   t h e   b a tt e r i e s ,   whi l e   t h e   b a tt e r i e s   s e r v e   a s   l o n g - t e r m   e n e r g y   s t o r a ge .   On   t h e   DC   b us ,   t h e   c o nv e r t e r   a s s o c i a t e w i t h   t h e   P ge ne r a to r   a c t s   a s   a   v o l t a ge   b o o s t e r ,   i nc r e a s i ng  t h e   o ut pu f r o m   34   to   50   V .   T hi s   c o nv e r t e r   a l s o   o p t i mi z e s   po we r   e x t r a c t i o n   f r o m   t h e   s o l a r   pa n e l s   us i ng  a   M P P T   a l go r i t hm .   A   bi d i r e c t i o n a l   b u c k - b o o s c o n v e r t e r   c o n n e c t s   t h e   b a t t e r i e s   to  t h e   DC   b us ,   m a n a g i ng  b o t h   t h e   b a t t e r y   c ur r e n a n t h e   v o l t a ge   r e gul a t i o n   b e t we e n   t h e   b a tt e r i e s   a n t h e   DC   b us .   An o t h e r   bi d i r e c t i o n a l   b uc k - bo o s t   c o n v e r t e r ,   c a pa bl e   o f   o pe r a t i n i n   b o t h   c h a r ge   a n d i s c h a r ge   m o de s ,   a l s o   c o n n e c t s   t h e   s upe r c a pa c i t o r s   to   t h e   DC   b us .   W e   li nk  b o t h   e n e r g y   s t or a ge   de vi c e s   ( b a t t e r i e s   a n d   s upe r c a pa c i t o r s )   to   a   50   DC   b us ,   f a c il i t a t i n g   t h e i r   i n t e r a c t i o n   [ 19 ] - [2 3 ] .   A dd i t i o n a ll y ,   c a p a c it o r s   a r e   ut i li z e o n   t h e   DC   b us   t s m o ot h   o u t   p o we r   i r r e gu l a r i t i e s   a r i s i ng  f r o m   t h e   o pe r a t i o n   o f   po we r   c onv e r s i o uni t s .   W e   h a v e   c o m p l e t e a n v a li da t e t h e   m o de li ng  o f   t h e   v a r i o us   s ubs y s t e m s ,   e ns ur i n t h a e a c h   c o m po n e n t   f u nc t i o ns   a s   i n t e n d e d   w i t hi n   t h e   hy br i d   e n e r g y   s t o r a ge   s y s t e m   [ 2 4 ] - [2 7 ].       3.   AN AL YSI S ,   M ODE L L I NG,   AN CONT ROL   OF   VA RI OUS   COM P ONE NT S   3. 1.     P h ot ovol t aic  s ys t e m   m od e l in g   T h e   f u nc t i o ni ng  m e c h a ni s m   o f   a   s o l a r   c e l l   c a n   b e   m o de l e us i ng  a   c o r r e s po n d i n e l e c t r i c a l   d i a gr a m ,   a s   s h o wn   i F i gur e   2.   T hi s   m o de l   i s   e x t e n s i ve ly   do c u m e n t e i n   t h e   li t e r a t ur e   [ 28 ] - [3 0 ]   a n s e r v e s   a s   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Hy br id  e ne r gy   s tor ag e   s olut ions   thr ough  batt e r y - s upe r c apac it or     ( A bde lkade r   Y ou s f i)   13   f u n da m e n t a l   r e f e r e n c e   f o r   PV   s y s t e m   a na ly s i s .   Ov e r   t h e   y e a r s ,   n u m e r o us   s t udi e s   ha v e   c o n t r i b ut e to  t h e   de v e l o p m e n t   o f   va r i o us   m o de l s   f o r   PV   c e l l s ,   m o du l e s ,   a n pa n e l s .   Am o n t h e s e ,   t w o   pr i m a r y   mo de l s   a r e   w i de ly   r e f e r e n c e d:  t h e   s i n g l e - d i o de   a n t h e   t w o - d i o de   m o de l s   i n   ( 1) .   T h e   s i n g l e - d i o de   m o de l ,   k n o wn   f o r   i t s   e f f e c t i v e   c o m pr o m i s e   b e t we e n   pr e c i s i o n   a n m a na ge a bl e   c o m put a t i o n a l   d e m a n ds ,   c o n t i n u e s   t o   b e   th e   m o s t   w i de ly   us e r e pr e s e n t a t i o n   [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ] ,   wi t h   i t s   c o r r e s po n d i ng  e l e c t r i c a l   d i a gr a m   s h o w n   i n   F i gur e   2.     =   (   ( ( + )  ) 1 ) +      ( 1)     W h e r e :   f l o o f   c ur r e n t   vi a   t h e   s o l a r   c e ll .   t h e   c ur r e n t   ge n e r a t e by   l i g h t   i s   c a ll e ph o to c ur r e n t .   r e v e r s e   s a t ur a t i o n   c ur r e n t ,   a   pr o pe r t y   o f   t h e   c o m p o n e n t s   us e i n   s o l a r   c e l l s .     a n   e l e c t r o n s   c h a r ge   ( = 1 . 6 . 10 19 ) .   v o l t a ge   i n   t h e   s o l a r   c e l l s   c i r c u i t .   R s c o m bi n i ng  i n t e r na l   r e s i s t a n c e   w i t h   s e r i e s   r e s i s t a nc e .   B o l t z m a nn   c o n s t a n t   (   = 1 . 3 . 10 23   / ) .   t e m p e r a t ur e   i n   K e l v i n.   i de a l i t y   f a c t or   o f   d i o de .   R SH p a r a l l e l   r e s i s t a n c e .   PV   a r r a y   ha s   s e v e r a l   p h o to v o l t a i c   m o du l e s   i n t e r c o n n e c t e i n   s e r i e s   a n pa r a ll e l   a r r a n g e m e n t s .     W e   e x pr e s s   t h e   t e r m i na l   e qua t i o n   f o r   c ur r e n t   a n v o l t a ge   i n   pa r a l l e l   a n s e r i e s   c o nf i gur a t i o n s   a s   [ 3 3 ] - [3 5 ].     =  [ e xp ( ( + ) 1 ) 1 ( + ) 1  ]   ( 2)     T h e   po we r - v o l t a ge   ( P - V)   c h a r a c t e r i s t i c   o f   a   p h o to v o l t a i c   pa n e l   i s   n o n - l i ne a r ,   i n d i c a t i n t h a t   t h e   o u t pu t   p o we r   f l uc t ua t e s   b a s e o n   i r r a d i a n c e   a nd  t e m pe r a t ur e .   T h e   pe r t ur b a t i o n   a n o bs e r va t i o n   ( P & O)   m e t h o i s   t h e   m o s t   o f t e n   us e M P P T   a ppr o a c h   f o r   o p t i m u m   po we r   e x t r a c t i o n ,   o wi n t i t s   s i m p li c it y ,   c l e a r   de s i g n ,   a n e a s e   o f   pr a c t i c a l   a pp l i c a t i o n   [ 3 6 ],   [3 7 ] .   T hi s   a l go r i t hm   wa s   s e l e c t e f o r   t h e   c ur r e n t   i nv e s t i ga t i o n .           F i gur e   1.   S c h e m a t i c   r e pr e s e n t a t i o n   o f   a   ph o to v o l t a i c   s y s t e m   w i t h   hy br i s t or a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   39 ,   N o .   1 ,   J ul y   20 25 1 1 - 22   14       F i gur e   2.   T h e   e l e c t r i c a l   r e pr e s e n t a t i o n   o f   a   PV   c e l l       3. 2.     M od e l in an d   c h ar ac t e r is t ics   o f   s u p e r c ap ac it o rs   S upe r c a pa c i t o r s ,   o f t e n   r e f e r r e to   a s   ul t r a c a pa c i t or s   or   d o ubl e - l a y e r   e l e c t r o c h e m i c a l   c a p a c i t o r s ,   a r e   c o n s i de r e a   pr o m i s i ng  t e c hn o l o g y   due   to  t h e i r   a dv a n t a ge o us   pr o pe r t i e s .   I n de pe n de n t   o f   a ny   c h e mi c a r e a c t i o n s ,   a n   e l e c t r i c   f i e l b e t we e n   t wo  e l e c t r o de s   s tor e s   e n e r g y .   T h r o ugh o ut  t h e   c h a r g i n pr o c e s s ,   i o n s   t h a t   c a r r y   a n   e l e c t r i c   c h a r ge   m i gr a t e   f r o m   t h e   e l e c t r o l y t e   to  t h e   e l e c t r o de   t h a t   h a s   t h e   r e v e r s e   po l a r i t y   [ 38 ],   [ 39 ].   S upe r c a pa c i t o r s   e x hi b i t   a   l o c e l l   v o l t a ge ,   ge n e r a ll y   r e a c hi ng  up  t o   3   V .   T hi s   c ha r a c t e r i s t i c   r e qu i r e s   t h e   c o n s t r uc t i o n   o f   s upe r c a pa c i t o r s   f r o m   m o du l e s   o f   i n d i v i dua l   c e ll s ,   i n t e r c o n ne c t e i n   e i t h e r   s e r i e s   or   a   c o m bi na t i o n   o f   s e r i e s   a n pa r a ll e l   c o nf i gur a t i o n s   [ 4 0 ] - [4 2 ] .   F i gur e   s h o ws   t h e   e l e c t r i c a l   m o de l   o f   a   s upe r c a pa c i t o r   c e l l .   T hi s   s t ud y   e x a mi ne s   t h e   t w o - b r a nc h   m o de l ,   c o m pr i s i ng  t h e   m a i b r a nc h   a n t h e   s l o b r a n c h   [ 4 3 ].           F i gur e   3.   S i m p l if i e t wo - b r a n c h   m o de l   o f   a   s upe r c a pa c i t o r   c e l l       T h e   c e n t r a l   c o m po n e n t   o f   t h e   c i r c u i t   r e pr e s e n t s   t h e   r a pi r e s po n s e   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r   du r i n g   ch a r g i ng  a n d i s c h a r g i n g,   o c c ur r i n o n   a   t i m e s c a l e   o f   s e c o n ds .   I n   t hi s   b r a n c h ,   1   c o r r e s p o n ds   to   t h e   e qu i v a l e n t   s e r i e s   r e s i s t a n c e ,   whi c h   a c c o un t s   f o r   p owe r   l o s s e s   due   to  i n t e r n a l   h e a t i n dur i n t h e   c h a r g i ng  a nd   d i s c h a r g i n pr o c e s s e s   ( m e a s ur e i n   m il li o hm s ) .   T h e   c a pa c i t o r   1   i s   go v e r n e by   t h e   v o l t a ge   1 ,   a s   de s c r i be d   i n   e qua t i o n   ( 3) .   He r e ,   0   r e pr e s e n t s   t h e   b a s e   ( o r   c o n s t a n t )   c a pa c i t a n c e   i n   f a r a d s   ( F ) ,   a n   i s   a   v o l t a ge - de pe n d e n t   c a pa c i t a n c e   pa r a m e t e r   ( m e a s ur e i n   F / V)   t h a t   a dj us t s   f o r   v a r i a t i o n s   i n   c a pa c i t a n c e   a s   a   f u n c t i o n   o f   t h e   a pp l i e v o l t a ge   [ 4 4 ] ,   [ 4 5 ].     1 = 0 + 1     ( 3)     T h e   gr a dua l   b r a n c h   r e gu l a t e s   t h e   e n e r g y   a l l o c a t i o n   w i t hi n   t he   s y s t e m   a s   t h e   c h a r g i ng  o r   di s c ha r g i n g   pr o c e s s   c o n c l ude s ,   us ua ll y   s pa nni ng  s e v e r a l   mi nu t e s .   T h e   pa r a l l e l   r e s i s t a n c e     de f i ne s   t h e   l e a k a ge   c ur r e n t   pr e s e n t   wh e n   t h e   s upe r c a pa c i t or   i s   i n   s t a n dby   m o de ,   t y p i c a ll y   w i t hi n   t h e   r a n ge   o f   × 10 2   .   I n   t h e   c o n t e x o f   r a p i c h a r ge   a n d i s c h a r ge   c y c l e s ,   t h e   s e l f - d i s c ha r ge   e f f e c t   c a n   t y p i c a ll y   b e   c o n s i de r e n e g li g i b l e   [ 4 6 ],   [4 7 ] .   T h e   v o l t a ge      a c r o s s   t h e   s upe r c a pa c i t o r   m o du l e   i s   d e f i ne by   ( 4) .        =    = ( 1 + 1 )    ( 4)     W h e r e     a n   r e pr e s e n t   r e s pe c t i v e ly   t h e   n u m be r   o f   s upe r c a pa c i t o r   c e l l s   i n   s e r i e s   a n i n   pa r a ll e l .   F ur t h e r m o r e ,      r e pr e s e n t s   t h e   c e l l   v o l t a ge   a n    r e f e r s   to   t h e   c ur r e n o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r   m o dul e .   T he   v o l t a ge   2   c a n   b e   e x pr e s s e by   t h e   s l o c e ll :     2 = 1 2 2  = 1 2 1 2 ( 1 2 )    ( 5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Hy br id  e ne r gy   s tor ag e   s olut ions   thr ough  batt e r y - s upe r c apac it or     ( A bde lkade r   Y ou s f i)   15   t h e   t e n s i o n   1   i n   t h e   m a i n   c e ll   i s   pr o vi de by   t h e   c a p a c i t o r   1 :     1 = 0 + 0 2 + 2 1     ( 6)     w h e r e   1   r e pr e s e n t s   t h e   i n s t a n t a ne o us   c h a r ge   o f   t h e   c a pa c i t o r   1 ,   a n i t   c a n   be   c a l c u l a t e a s   ( 7) .     1 = 0   1 + 1 2   1 2     ( 7)     T a bl e   [ 48 ]   pr o vi de s   a n   o v e r vi e o f   t h e   ke y   e l e c t r i c a l   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   e x a mi ne d   s upe r c a pa c i t o r   c e l l   ( M a x we ll   B C A P 3000) .   T h e   s upe r c a pa c i t o r   h a s   a   r a t e d   v o l t a ge   o f   2. V   a n a   n o m i na c a pa c i t a n c e   o f   3 , 000  F .   F i gur e   i ll us t r a t e s   t h e   S i mu l i nk  m o de l   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r .       T a bl e   1.   C h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   dua l - b r a n c h   s up e r c a pa c i t o r   c o n f i gur a t i o n   P a r a me t e r   V a lu e   1   0 . 8     0   2170   F     520   F / V   2   1     2   150   F           F i gur e   4.   S upe r c a pa c i t o r   c e l l   m o de l   i n   S im u l i nk  e nvi r o nm e n t       3. 3.     M od e l in an d   c h ar ac t e r is t ics   o f   b at t e r y   P or t a bl e   e l e c t r o n i c   de vi c e s   li ke   l a pt o ps   a n s m a r t ph o n e s   w i de ly   u s e   l i t hi u m   b a t t e r y   t e c hn o l o g y ,   whi c h   i s   a l s o   ga i ni n i nc r e a s e a tt e n t i o n   i n   hy b r id  a n e l e c t r i c   v e hi c l e   a pp l i c a t i o ns ,   a s   we l l   a s   gr i e n e r g y   s y s t e m s .   L i t hi u m   b a t t e r i e s   a r e   pr i m a r il y   v a l ue f o r   t h e i r   s i g nif i c a n t   e n e r g y   s t o r a ge   c a pa c i t y   ( 80 200  wa tt - h o ur s /kg) ,   s i g nif i c a n t   p o we r   de n s i t y   ( 500 2000   wa tt s /kg) ,   r e m a r ka bl e   e f f i c i e n c y   ( 90 97% ) ,   l o s e l f - d i s c h a r ge   r a t e   ( < 5%   pe r   m o n t h ) ,   a n t h e   a bi li t y   t o   o pe r a t e   o v e r   a   b r o a t e m pe r a t ur e   s pe c t r um   ( f r om   - 20  to    60  ° C   dur i n c h a r g i ng  a n f r o m   - 40  to   65   °C   dur i n d i s c ha r g i n g) .   F ur t h e r m o r e ,   t h e s e   b a t t e r i e s   po s s e s s   a   s ubs t a n t i a l   li f e s p a n ,   o f t e n   r a n g i ng  f r o m   1, 000  to  10, 000   c y c l e s .   B a t t e r y   pa c k s   c o n s i s t   o f   m a ny   ba tt e r y   m o du l e s ,   e a c h   c o n t a i ni ng  n u m e r o us   c e l l s   a r r a n g e d   i n   s e r i e s ,   pa r a l l e l ,   o r   hy b r i c o nf i gur a t i o n s .   C e l l s   a r r a n ge d   i n   s e r i e s   i nc r e a s e   t h e   v o l t a ge   o f   t h e   b a t t e r y   pa c k,   wh e r e a s   pa r a l l e l   c o nf i gur a t i o ns   i n c r e a s e   t h e   c ur r e n t ,   c a pa c i t y ,   a n po we r ,   t h e r e by   a ug m e n t i n t h e   ov e r a ll   c a pa c i t y   o f   t h e   pa c k.   T hi s   s t ud y   o nly   e x a mi ne s   i nd i v i dua l   b a t t e r y   c e ll   m o de li ng.   T h i s   m o d e l   i s   b a s e d   o n   th e   F i gu r e   e l e c tr i c a l   di a g r a m ,   whi c h   s o l e l y   de pi c ts   t h e   b a tt e r y   a s   a   v o l t a ge   s ou r c e   a n d   i n te r n a l   r e s i s tan c e .   F or   th e   n um b e r   of   c e l l s   c on n e c te d   i n   s e r i e s ,   th e   r e l a t i on s h i p   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s   ( 8 ) .      = +    ( 8)     A c c o r d i n to   t h e   r e c e p t i o n   c o nv e n t i o n ,        i s   t h e   v o l t a ge   a n      i s   t h e   c ur r e n t   o f   t h e   b a tt e r y ;       i s   t h e   e l e c t r o m ot i ve   f o r c e   t h a t   de pe n ds   o n   t h e   s t a t e   o f   c h a r ge   ( S OC )   o f   t h e   b a t t e r y .   T h e   e l e m e n t s   i n t e r n a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   39 ,   N o .   1 ,   J ul y   20 25 1 1 - 22   16   r e s i s t a n c e   i s   de n o t e d   by   .   I i s   po s s i bl e   to  s e e   t h e   b a t t e r y s   r e c o v e r y   c a pa bil i t y   f r o m   t h e   a v e r a ge   d i s c h a r ge   c ur r e n t      us i n t h e   qua n t i t a t i v e   c a pa c i t y   m o de l      [ 48 ].           F i gur e   5.   E qui va l e n t   c i r c u i t   d i a gr a m   o f     s e r i e s - c o nn e c t e b a t t e r y   c e l l s       3. 4.     T h e   P I   c on t r oll e r   A   r e gu l a to r   b a s e o n   pr o p o r t i o n a l - i n t e gr a l   c o r r e c ti o n   ( P I )   i s   us e t r e gul a t e   DC /DC   c o n ve r t e r s .   I n   t e r m s   o f   t r a n s f o r m e r   c ur r e n t   r e gu l a t i o n ,   t hi s   k i n o f   a r r a n ge m e n t   y i e l d s   v e r y   go o d   r e s u l t s .   T h e   f o l lo wi n i s   t h e   t r a n s f e r   f u nc t i o n :      ( ) = ( 1 + 1   ) = ( 1 +   )     ( 9)     t h e s e   e qua t i o ns   de f i ne   t h e   pa r a m e t e r s   o f   t h e   c o n t r oll e r :     = ̅  0   ;   =   ( 10)     0 r e pr e s e n t s   t h e   t i m e   c o n s t a n t   t h a de f i ne s   t h e   d y n a mi c   be h a vi o r   o f   t h e   s y s t e m .       r e f e r   to   t h e   i n duc t a nc e   a n r e s i s t a n c e   o f   t h e   DC / DC   c o n v e r t e r s ,   r e s pe c t i v e ly .   I n   t h e   e v e n t   o f   a   p o we r   de f i c i t   pr o vi de by   t h e   photo v o l t a i c   pa ne l s   (    <   )   a n t h e   b a tt e r i e s   i na bil i t y   t c o m pe n s a t e   f o r   t hi s   s h o r t f a ll ,   t h e   s u pe r c a pa c i t o r s   c o m e   i n t o   pl a y   by   d i s c h a r g i ng  to   m e e t   t h e   e n e r g y   de m a n d.   O n   t h e   o t h e r   h a n d,   s upe r c a pa c i t o r s   c h a r ge   up  w he n   t h e r e   i s   e x c e s s   s o l a r   e ne r g y   pr o duc t i o c o m pa r e to   de m a n (    >   )   a n t h e   b a t t e r i e s   a r e   un a bl e   to   a b s o r b   t hi s   s ur p l us .   S upe r c a pa c i t o r s   r e s po n i n s t a n t l y   t l o a de m a n ds   by   de li ve r i n o r   a b s o r bi n c ur r e n t   s pi k e s .   F i gur e   pr e s e n t s   a   de t a i l e d   d i a gr a m   t h a t   i l l u s t r a t e s   t h e   s y s t e m s   o pe r a t i o n .           F i gur e   6.   F l o wc h a r t   f o r   DC   b us   c o n t r o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Hy br id  e ne r gy   s tor ag e   s olut ions   thr ough  batt e r y - s upe r c apac it or     ( A bde lkade r   Y ou s f i)   17   3. 5.     DC   b u s   m an age m e n t   an d   c on t r ol   T h e   DC   b us   v o l t a ge   i s   r e gu l a t e a c c o r di n t t h e   c o n t r o l   s t r a t e gy   s h o wn   i n   F i gur e   7.   A   P I   c o n tr o l l e r   de t e r m i ne s   t h e   r e f e r e n c e   c ur r e n t      to   ke e t h e   b u s   v o l t a ge   a t   t h e   de s i r e l e ve l .    =   50   .   A n   e ne r g y   m a n a ge m e n t   s tr a t e gy   ( E M S )   h a s   b e e n   de v e l o pe to  c o n t r o l   t h e   DC   b us   v o l t a ge   by   d i s t r i b ut i n t h e   r e f e r e n c e   c ur r e n t s   to   t h e   s t a t i c   po we r   c o n ve r t e r s ,   s pe c i f i c a ll y       f o r   t h e   b a t t e r y   a n     f o r   t h e   s upe r c a pa c i t o r s .   T h e s e   c ur r e n t s   e n s ur e   t h e   s t a bi li t y   o f   t h e   b u s   v o l t a ge ,   i r r e s pe c t i v e   o f   l o a v a r i a t i o ns   o r   f l uc t ua t i o ns   i n   t h e   e n e r g y   ha r v e s t e f r o m   t h e   s o l a r   pa n e l s .   I n   t h e   e v e n t   o f   a   c o m po n e n t   m a l f u n c t i o n ,   t h e   b a tt e r i e s   a n d/o r   s upe r c a pa c i t o r s   t a ke   o v e r   t h e   r e gu l a t i o n   o f   t h e   DC   b us   v o l t a ge   to   m a i n t a i n   s t a bi li t y   [ 48 ].   I t   i s   e s s e n t i a l   t h a t   t h e   tot a l   o f   t h e   de s i g n a t e c ur r e n t s ,       a n   ,   a l w a y s   e qua l s    .      =   +         ( 11)           F i gur e   7.   S c h e m a t i c   r e pr e s e n t a t i o n   o f   DC   b us   c o n t r o l       4.   S I M UL AT I ON  RE S UL T S   AN VA L I DA T I ON  AN AL YSI S   T h e   s i m u l a t i o n   wa s   c o n duc t e i n   M A T L AB /S i m u li nk  f o r   a   l e n gt h   o f   10  s e c o n ds ,   us i n a   t w o - b r a n c h   m o de l   o f   S C s   to   m i n im i z e   c a l c u l a t i o n   t i m e .   T h e   s upe r c a pa c i t o r s   a n b a t t e r i e s   a r e   pr e s u m e t b e   pr e c h a r ge d,   e xhi bi t i ng  a n   i n i t i a l   v o l t a ge   o f   34  V.   T h e   l e v e l   o f   c h a r ge   ( S o C )   o f   t h e   s upe r c a pa c i t o r s   i s   99% ,   whil e   t h a t   o f   t h e   b a t t e r i e s   i s   50% .   T h e   s im u l a t i o n   wa s   pe r f o r m e u n de r   v a r yi ng  l e v e l s   o f   s o l a r   i r r a d i a t i o n   [ 1 , 000   / ² , 800   / ² , 700   / ² , 500   / ² ] ,   a s   i l l u s t r a t e i n   F i gur e   8,   whi l e   m a i n t a i ni ng   a   c o n s t a n l o a c ur r e n o f     =   10   .   T h e   c or r e s po n d i n v a r i a t i o n s   i p h o to v o l t a i c   c e l l   c ur r e n t    ,   v ,   b a tt e r y   c ur r e n t    ,   a n s upe r c a pa c i t o r   c ur r e n    a r e   de p i c t e i n   F i gur e s   a n 10.   Dur i n t r a n s i t i o ns   i n   s o l a r   i r r a d i a t i o n ,   t h e   S C s   e xhi b i t   a   r a pi d y na mi c   r e s po n s e   by   s upp lyi ng  o r   a b s o r bi n t r a n s i e n t   c ur r e n t   pe a ks ,   a s   di c t a t e d   by   t h e   r e f e r e n c e   c ur r e n t s         a n s c r e f .   I n   c o n tr a s t,   t h e   b a tt e r y   r e s po n ds   m o r e   gr a dua l ly ,   a s   t h e   s upe r c a pa c i t o r s   e f f e c t i v e ly   m a n a g e   t h e   t r a n s i e n t   p o we r   f l uc t ua t i o n s .   T h e   DC   b u s   v o l t a ge   i s   r e gu l a t e a t   50   ,   a s   s h o w n   in  F i gur e   11.           F i gur e   8.   S o l a r   i r r a d i a n c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   39 ,   N o .   1 ,   J ul y   20 25 1 1 - 22   18       F i gur e   9.   S i m u l a t i o n   o f      a n     un de r   v a r i a bl e   s o l a r   i r r a d i a n c e           F i gur e   10.   S i m u l a t i o n   o f        a n    un de r   v a r i a bl e   s o l a r   i r r a d i a nc e           F i gur e   11.   S i m u l a t i o n   o f      un de r   v a r i a bl e   s o l a r   i r r a d i a n c e       F i gur e   12  de m o ns t r a t e s   t h a t h e   b a tt e r y   m a i n t a i ns   a   s t a bl e   S o C   a t   50% ,   whi l e   t h e   s upe r c a pa c i t o r   r e m a i ns   a t   99% ,   e n s ur i ng  i t s   a v a il a bil i t y   f o r   t r a ns i e n t   p o we r   c o m pe n s a t i o n .   T hi s   hi g hl i g h t s   t h e   c o m p l e m e n t a r y   r o l e s   o f   t h e   ba tt e r y   a n s upe r c a p a c i t o r   i n   t h e   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s t e m ,   wh e r e   t he   b a t t e r y   pr o vi de s   s t a bl e   b a s e l i ne   po we r ,   a n t h e   s upe r c a pa c i t o r   h a n d l e s   s h o r t - t e r m   po we r   f l uc t ua t i o ns .   A s   i l lus t r a t e i F i gur e   13,   a f t e r   1   s e c o n d,   t h e   b a t t e r y   b e c o m e s   t h e   s o l e   po we r   s o ur c e ,   de l i ve r i ng  a   s t e a d y   po we r   o u t pu o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i     I S S N:   2502 - 4752       Hy br id  e ne r gy   s tor ag e   s olut ions   thr ough  batt e r y - s upe r c apac it or     ( A bde lkade r   Y ou s f i)   19   80   .   Dur i n t hi s   p h a s e ,   t h e   s upe r c a pa c i t o r   r e m a i ns   i n a c t i v e   w i t h   a n   o ut pu t   p o we r   o f   0   ,   s ugge s t i n t h a t   e n e r g y   m a n a ge m e n t   i s   pr im a r i ly   h a n d l e by   t h e   ba tt e r y .   T hi s   i nd i c a t e s   t h a t   t h e   s upe r c a pa c i t o r   i s   s t r a t e gi c a ll r e s e r v e f o r   tr a n s i e n t   p o we r   de m a n ds   o r   f ut ur e   s ur ge   m a n a ge m e n t   r e qui r e m e n t s .           F i gur e   12.   S i m u l a t i o n   o f      a n    un de r   v a r i a bl e   s o l a r   i r r a d i a nc e           F i gur e   13.   S i m u l a t i o n   o f      a n b a t   un de r   v a r i a bl e   s o l a r   i r r a d i a nc e       5.   CONC L USI ON   H y b r i e n e r g y   s to r a ge   s y s t e m s   c a n   be   de p l o y e a c r o s s   v a r i o us   a pp l i c a t i o ns ,   o f f e r i n d i s t i n c t   a dv a n t a ge s   o v e r   s i n g l e - E S S ,   pa r t i c u l a r ly   i n   e nh a nc i n s y s t e m   e f f i c i e n c y   a n r e l i a bil i t y .   T hi s   s t udy   f o c us e d   o n   t h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l i ng  o f   b o t h   s upe r c a pa c i t o r   a n b a tt e r y   c e ll s .   T h e   s u pe r c a pa c i t o r   wa s   r e p r e s e n t e d   us i n a   t wo - b r a n c h   e qu i va l e n t   c i r c u i t   m o de l ,   whil e   t h e   b a t t e r y   c e ll   wa s   m o de l e t h r o ugh   th e   dua l - po l a r i z a t i o n   a ppr o a c h ,   i n c o r p o r a t i n t w r e s i s t or - c a pa c i t o r   ( RC )   n e t wor ks   to  a c c ur a t e l y   c a pt ur e   i t s   d y n a mi c   b e h a vi o r .   T hi s   s t udy   i n t r o duc e s   a   ph oto v o l t a i c   e n e r g y   s t or a ge   s y s t e m   t h a i n t e gr a t e s   a   hy b r i c o m bi na t i o n   o f   b a t t e r i e s   a n s upe r c a pa c i t o r s .   T h e   s t ud y   b e g i ns   w it h   t h e   m o de l i ng  o f   t h e   s y s t e m s   ke y   c o m po n e n t s ,   f o l l o we d   by   t h e   de ve l o p m e n t   o f   a   c o n t r o l   a n r e gu l a t i o s t r a t e gy   a i m e a t   s t a bi li z i ng  t h e   DC   b us   v o l t a ge   un de r   v a r yi ng  s o l a r   i r r a d i a t i o n   c o n d i t i o ns .   T h e   pr o p o s e c o n tr o l   s t r a t e gy   e ns ur e s   e f f i c i e n t   e n e r g y   m a n a ge m e n t   a n d   a   s t a bl e   po we r   s upp l y   by   e m p l o y i ng  bi d i r e c t i o n a c o n v e r t e r s o n e   i n t e r f a c i n t h e   ba tt e r i e s   w i t h   t h e   DC   b u s   a n a n o t h e r   l i nk i ng  t h e   s upe r c a pa c i t o r s   to   t h e   DC   b us ,   t h e r e by   m a i n t a i n i ng  a   r e gu l a t e v o l t a ge   o f   50   V.   T h e   r e s u l t s   f r o m   t h e   s i m u l a t i o n   c o nf i r m   t he   e f f i c i e nc y   o f   t h e   i n t r o duc e c o n t r o l   a n e n e r g y   m a n a ge m e n t   a ppr o a c h e s   i pr o vi d i ng  t h e   n e c e s s a r y   po we r .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   f i nd i ngs   de m o ns t r a t e   t h a s upe r c a pa c i t o r s   pl a y   a   c r uc i a l   r o l e   i n   a b s o r bi ng  r a p i c ur r e n t   f l uc t ua t i o n s ,   t h e r e by   r e duc i ng  t h e   l o a s t r e s s   o n   b a t t e r i e s   a n c o n t r i b ut i n to  t h e i r   l o n ge vi t y .   F u t ur e   w o r k   wi ll   f o c u s   o n   f ur t h e r   o p t i mi z i ng  t h e   c o n t r o l   a l go r i t hm s   a n e x t e n d i ng  t h e   e x pe r i m e n t a l   v a li da t i o n   to  r e a l - wo r l o pe r a t i n c o n d i t i o ns   to  e n h a n c e   s y s t e m   r o b us t n e s s   a n e f f i c i e n c y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n &   C o m S c i ,   Vo l .   39 ,   N o .   1 ,   J ul y   20 25 1 1 - 22   20   F UN DI NG  I N F ORM AT I ON   T h e   a ut h o r s   s t a t e   n o   f un d i ng  i nv o l ve d.       AU T HO CONT RI B UT I ONS   S T AT E M E NT       Nam e   of   Aut h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Ab de l ka d e r   Yo us f i                                 F a y ç a l   M e he d i                                 Yo uc e f   B o t                                 C     C o n c e pt ua li z a ti o n   M     M e th o d o l o g y   So     So f twa r e   Va     Va li da ti o n   Fo     Fo r ma a na l y s is   I     I nve s ti ga ti o n   R     R e s o u r c e s   D   :   D a ta  C ur a ti o n   O   :   W r it in -   O r ig in a D r a f t   E   :   W r it in -   R e v i e w  &   E di ti ng   Vi     Vi s ua li z a ti o n   Su     Su pe r v is io n   P     P r o j e c a dmi ni s tr a ti o n   Fu     Fu ndi ng a c qui s it i o n         CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E NT   T h e   a ut h o r s   de c l a r e   t h a t   t h e r e   i s   n o   c o nf li c t   o f   i n t e r e s t .       DA T AV AI L AB I L I T Y   Da t a   a v a i l a bil i t y   i s   n o a ppl i c a bl e   to   t hi s   pa pe r   a s   n o   n e da t a   we r e   c r e a t e or   a n a l y z e i n   t hi s   s t udy .       RE F E R E NC E S   [ 1]   T. - Z A ng,   M S a le m,   M K a ma r ol H S D a s M A N a z a r i,   a nd  N P r a ba ha r a n,  A   c o mpr e h e ns i v e   s tu d y   of   r e n e w a bl e   e ne r g y   s o ur c e s :   c la s s i f i c a ti o ns c ha ll e ng e s   a nd  s ugge s ti o ns ,”   E ne r gy   St r at e gy   R e v ie w s vo l.   43,  p.   100939,  S e p.   2022,  do i:   10.1016/j .e s r .2022.1 00939.   [ 2]   H S ha y e ghi F .   M o n f a r e di ,   A D e ja mkh ooy M S ha f ie - kha h,  a nd  J P S C a ta o A s s e s s in h y br id   s upe r c a pa c it or - ba tt e r e n e r g y   s t o r a ge   f or   a c ti ve   p o w e r   ma na ge m e nt   in   a   w in d - di e s e s y s te m,”   I n te r nat io nal   J our nal   of   E le c tr ic al   P ow e r   and  E ne r gy   Sy s te m s , v o l.  125, p. 106391, F e b. 2021, d o i:  10.1016/j .i j e p e s .2 020.106391.   [ 3]   P S in gh  a nd  J S L a th e r P o w e r   ma na ge m e nt   a nd  c o n tr o of   a   gr id - in de p e nd e nt   D C   mi c r o g r id   w it h y b r id   e n e r g y   s t o r a ge   s y s te m,”   Sus ta in abl e  E ne r gy  T e c hnol ogi e s  and A s s e s s m e nt s , v ol . 43, p. 100924, F e b. 2021, d o i:  10.1016/ j. s e ta .2020.100924.   [ 4]   F . D ía z - G o n z á l e z   e al . ,  “ A  h y br id   e ne r g y  s t o r a g e  s o lu ti o n  ba s e d o n  s upe r c a pa c it o r s  a nd ba tt e r ie s   f or   th e  gr id  i nt e gr a ti o of  ut i li t y   s c a le  ph o t ovo lt a i c  pl a nt s ,”   J our nal  of  E ne r g y  St or age v o l.  51,  p. 104446, J ul . 2022, do i:  10.1016/j . e s t. 2022.104446.   [ 5]   C V M G o pi   a nd  R R a me s h,  R e vi e w   of   ba tt e r y - s upe r c a pa c i to r   h y br id   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e ms   f o r   e l e c tr i c   ve hi c le s ,”   R e s ul t s   in   E ngi ne e r in g , vo l.  24, p. 103598, De c . 2024, d o i:  10.1016 /j .r i n e ng.2024.103598.   [ 6]   Z Y a n,  Y Z ha ng,  R L ia ng,  a nd  W J in A n   a ll o c a ti ve   m e th od  of   h y br id   e l e c t r i c a a nd  th e r ma e n e r g y   s t o r a g e   c a pa c it y   f o r   l o a s hi f ti ng  ba s e d   o s e a s o na di f f e r e n c e   in   di s tr i c e ne r g pl a nni ng,”   E ne r gy vo l.   207,  p.  118139,  S e p.  2020,  do i:   10.1016/j .e n e r g y .2020.118139.   [ 7]   S H us s a in M U A li G S P a r k,   S .   H .   N e ngr oo M A .   K ha n,  a nd  H J K im ,   A   r e a l - ti m e   bi - a da pt i v e   c o nt r o ll e r - ba s e e n e r g ma na ge me nt   s y s t e f or   ba tt e r y s up e r c a pa c it o r   h y br id   e le c t r ic   v e hi c l e s ,”   E ne r gi e s vo l.   12,  n o .   24,  p.  4662,   D e c 20 19,    do i:  10.3390 / e n12244662.   [ 8]   M G o m e z - G o n z a le z J C H e r nde z P G V id a l,   a nd  F J ur a do N ove o pt im i z a ti o a lg or it hm  f o r   th e   po w e r   a nd  e ne r g y   ma na ge me nt   a nd  c omp o ne nt   s i z in a ppl ie t o   h y br id   s to r a ge - ba s e ph o t ovo lt a i c   h o us e h o ld - p r o s ume r s   f or   th e   pr ovi s io of   c o mpl e m e nt a r it y  s e r v i c e s ,”   J our nal  of  P ow e r  Sour c e s , v o l.  482 , p. 228918, J a n. 2021, do i:  10.1016/j .j p o w s o u r .2020.228918.   [ 9]   Z . E . D a ll a lb a s hi , S . A lh a y a li r , M . J . M na ti , a nd A . A . A . A lh a y a li , “ L o w - c o s b a tt e r y  m o ni t o r in c ir c ui f or  a  ph o t ovo lt a i c  s ys te ba s e o L o R a / L o R a W A N   ne twor k,”   I ndone s ia J our nal   of   E le c tr ic al   E ngi ne e r in and  C om put e r   S c ie nc e   ( I J E E C S) vo l.   29,    no . 2, pp. 669 677, F e b. 2023, d o i:  10.11591/i je e c s .v 29. i2 .pp6 69 - 677.   [ 10]   M A .   A le mu A K .   W o r ku,  a nd  M Z .   G e ti e R e c e n a dv a n c e me nt   of   e l e c t r i c a ll y   r e c ha r g e a bl e   di - tr i v a l e nt   m e ta l - a ir   ba tt e r i e s   f o r   f ut u r e  m o bi li t y ,”   R e s ul ts  i n C he m is tr y , v o l.  6, p. 101041, D e c 2023, do i:  10.1016/j . r e c h e m.2023.101041.   [ 11]   M . I quba l,  P S a th i y a n,  A . A .  S t o ni e r ,  G .  P e t e r ,  D . S .  V a na ja , a nd V G a nj i,  “ A e x t e ns i v e   c r it iq u e   o n   e l e c t r i c   ve hi c l e   c o mp o n e nt s   a nd  c ha r gi ng  s y s te ms ,”   I nt e r nat io nal   T r ans ac ti ons   on   E le c tr ic al   E ne r gy   Sy s t e m s v o l.   2022,  pp.  1 27,  S e p.  2022,  do i:   10.1155/2022/ 3612032.   [ 12]   W L iu T P la c k e a nd  K T C ha u,  O ve r v i e w   of   ba tt e r i e s   a nd  ba tt e r y   ma na ge m e nt   f or   e l e c t r i c   v e hi c l e s ,”   E ne r gy   R e por ts v o l 8,  pp. 4058 4084, Nov . 2022, d o i:  10.1016/j . e g y r .2022.03.016.   [ 13 ]   P H .   C a ma r go s P H J d o s   S a nt o s I R d o s   S a nt o s G S R i be ir o a n R E C a e ta n o P e r s pe c ti ve s   o li - i o ba tt e r y   c a t e g or ie s   f or   e l e c tr i c   ve hi c l e   a ppl i c a ti o ns a   r e v i e w   of   s ta te   of   th e   a r t,   I nt e r nat io nal   J our nal   of   E ne r gy   R e s e ar c h vo l.   46,   n o .   13,    pp. 19258 19268, 2022, do i:  10.1002/ e r .7993.   [ 14 ]   M C A r g y r o u,  P .   C hr is t o d o ul id e s a nd  S A .   K a lo g ir o u,  E ne r g y   s t o r a ge   f or   e l e c t r i c it y   g e n e r a ti o n   a nd  r e la t e pr oc e s s e s t e c hn o l o gi e s   a ppr a is a a nd  gr id   s c a le   a ppl ic a ti o ns ,”   R e ne w abl e   and  Sus ta in abl e   E ne r gy   R e v i e w s vo l.   94,  pp.  804 821,  O c t.   20 18,   do i:  1 0.1016/j . r s e r .2018.06.044.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.