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 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   1382 ~ 1 3 9 5   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 2 . p p 1 3 8 2 - 1 3 9 5           1382       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Perf o rma nce  opti miza tion o hy bri d rene wa ble ene r g y  sy stems  with  r ea l - time  loa d f o recas ting usi n g  grey  wolf - ba sed     predictive  mo dels       O lum uy iwa   Aj ibo la   Awo niy i 1 E v a ns   Chin em ez u A s hig w uik e 1 ,   T im o t hy   O luwa s eun Ar a o y e 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g U n i v e r si t y   o f   A b u j a ,   A b u j a ,   N i g e r i a   2 D e p a r t me n t   o f   M e c h a t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g U n i v e r si t y   o f   N i g e r i a ,   N su k k a ,   N i g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   3 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   1 2 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   2 1 ,   2 0 2 6       Th e   p e rfo rm a n c e   o p ti m iza ti o n   o f   h y b rid   re n e wa b le  e n e rg y   sy ste m (HRES is  c ru c ial  fo e n h a n c i n g   th e   e f ficie n c y ,   re li a b i li ty ,   a n d   su sta i n a b il it y   o f   e n e rg y   p r o d u c ti o n .   Th is   stu d y   f o c u se o n   t h e   i n teg ra ti o n   o f   re a l - ti m e   lo a d   fo re c a stin g   p re d icti o n   u si n g   a   g re y   wo l o p ti m iza ti o n   (GWO) - b a se d   p re d ictiv e   m o d e l.   Th e   p ro p o se d   m e th o d o lo g y   a ims   to   a d d re ss   th e   c h a ll e n g e s   a ss o c iate d   with   t h e   in term it ten n a tu re   o re n e wa b le  e n e r g y   s o u rc e s,  su c h   a s   so lar  a n d   win d   p o we r,   b y   p ro v i d i n g   a c c u ra te  fo re c a sts  fo lo a d   d e m a n d a n d   so lar  irrad ia n c e .   Re a l - ti m e   d a ta  f ro m   se n so rs   a n d   e n v ir o n m e n tal   p a ra m e ters   a re   in c o rp o ra ted   to   f o re c a st  th e   e n e rg y   l o a d   a n d   so lar  ir ra d ian c e   o v e sh o rt - term   p e rio d s,   wh ic h   a re   t h e n   u se d   t o   o p ti m ize   t h e   e n e r g y   st o ra g e   a n d   g e n e ra ti o n   c o m p o n e n ts  o t h e   H RES .   T h e   G WO  a lg o rit h m ,   k n o wn   fo r   it s   h ig h   a c c u ra c y   a n d   c o m p u tati o n a e fficie n c y ,   is  e m p lo y e d   to   o p t imiz e   th e   d isp a tch   o p o we fro m   v a ri o u s o u rc e wh il e   m in imiz in g   e n e rg y   l o ss e a n d   e n su rin g   sy ste m   sta b il i ty .   Th e   i n t e g ra ti o n   o G WO  with   re a l - ti m e   f o re c a stin g   n o t   o n l y   e n h a n c e t h e   p re d icti v e   c a p a b il it y   o t h e   s y ste m   b u t   a lso   imp ro v e s   th e   o v e ra ll   e c o n o m ic  v iab il it y   o f   HRES   b y   re d u c in g   o p e ra ti o n a c o sts  a n d   car b o n   e m issio n s .   Th is  stu d y   d e m o n stra tes   th e   p o ten t ial  o u sin g   in telli g e n t   o p ti m iza ti o n   tec h n iq u e a n d   r e a l - ti m e   fo re c a stin g   fo th e   s u sta in a b le   o p e ra ti o n   o h y b r id   re n e wa b l e   e n e rg y   sy ste m s,  c o n tri b u ti n g   to   th e   d e v e lo p m e n o f   sm a rter an d   m o re   re sili e n e n e rg y   g rid s.   K ey w o r d s :   E n er g y   d is p atch   o p tim izatio n   Gr ey   wo lf   o p tim izatio n   Hy b r id   r e n ewa b le  en er g y   s y s tem s   R ea l - tim lo ad   f o r ec asti n g   So lar   ir r ad ian ce   p r ed ictio n   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 :   Olu m u y iwa  Ajib o la  Awo n iy i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g Un iv e r s ity   o f   Ab u ja   Ab u ja,   Nig er ia   E m ail:  awo n iy i.o lu m u y iwa@ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   d y n am ic   ec o n o m ic  d is p atch   ( DE D)   o p tim izatio n ,   g e n er a tin g   u n its   co n tr ib u tin g   th s a m am o u n t   o f   p o wer   d o   n o n ec ess ar ily   in cu r   th s am o p e r atio n al  co s t.  I n   f ac t,  s o m u n its   m ay   b m o r ex p e n s iv to   o p er ate  d esp ite  d eliv er in g   id e n tical  elec tr ical  o u tp u [ 1 ] ,   [ 2 ] .   C o n s eq u en tly ,   it  b ec o m es  ess en tial  to   o p tim ally   allo ca te  p o r tio n s   o f   th to tal  l o ad   d em a n d   am o n g   th av ail ab le  u n its   to   m in im ize  f u el  c o s ts   ef f ec tiv ely   [ 3 ] .   T h is   en s u r es th at  p o wer   g en er atio n   ef f icien tly   m ee ts   th l o a d - s id d em an d   r eq u ir em en ts   [ 4 ] .   Ho wev er ,   th in te g r atio n   o f   d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s   ( DE R s )   in tr o d u ce s   ad d itio n al  ch allen g es  an d   co n s tr ain ts ,   m a k in g   d y n a m ic  ec o n o m ic  l o ad   d is p atch   ( DE L D)   m o r co m p lex   to   s o lv [ 5 ] .   T h p r esen ce   o f   d ec e n tr alize d   e n er g y   s o u r c es  an d   tim e - s en s itiv o p er atio n al  r eq u ir em en ts   f u r th er   co m p licates  th DE L D   p r o b lem   [ 5 ] .   W ith in   m icr o g r id s ,   th en er g y   m a n ag em en s y s tem   ( E MS)   p lay s   cr u cial  r o le  in   m in im izin g   o p er atio n al   co s ts ,   tak in g   in to   ac co u n c o n s tr ain ts   s u ch   as  s tar t - u p   an d   s h u t - d o wn   s ch ed u l es  o f   DE R s ,   as  well   as th ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   b eh a v io r   o f   b atter y   en er g y   s to r ag s y s tem s   ( B E S)  [ 6 ] .   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       P erfo r ma n ce   o p timiz a tio n   o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystems   w ith   …  ( Olu mu yiw a   A jib o la   A w o n iyi)   1383   I n   th co n tex o f   m o d er n   p o w er   s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   m icr o g r id s ,   o p tim al  d is p atch   h as  em er g ed   as  c r i t i c al   o p t i m i z at i o n   s t r a t e g y   t o   e n s u r e   s a f e ,   r e li a b l e ,   a n d   c o s t - e f f e c t i v e   o p e r a ti o n .   m i c r o g r i d   c a n   b e   e n v i s i o n e d   a s   a   l o c a l i ze d   n e t wo r k   c o m p r i s i n g   D E R s   a n d   e l e ct r i c a l   l o a d s   c o n f i n e d   w i t h i n   a   s p e c i f i c   a r e a   [ 5 ] ,   [ 7 ] .   DE R s   aim   to   co m p en s ate  f o r   t h s h o r tf all  ca u s ed   b y   th lim i ted   av ailab ilit y   o f   f o s s il  f u el - b ased   eq u ip m en i n   m icr o g r id   ap p licatio n s .   T ec h n o lo g ies  s u ch   as  f u el  ce lls ,   m ic r o tu r b i n es,  an d   o th er   r en ewa b le  o r   in ex h au s tib le   s o u r ce s   ar p ar ticu lar ly   well - s u ited   f o r   u s in   m icr o g r id   e n v ir o n m en ts   [ 8 ] .   E n er g y   s to r ag s y s tem s   ( E SS ) ,   in clu d in g   b atter ies  an d   f ly w h e els,  ar also   in teg r al  co m p o n e n ts   o f   DE R s   [ 9 ] .   Giv en   th u n iq u ch ar ac ter is tics   o f   ea ch   m icr o g r i d   an d   t h s p e cif ic  co n s tr ain ts   th ey   im p o s e,   ec o n o m ic  d is p atch   b ec o m es a   h ig h ly   co m p lex   a n d   d em an d in g   task   f o r   elec tr ica en g in ee r s   [ 1 0 ] - [ 1 2 ] .   Mic r o g r id   o p er atio n s   g en er ally   f all  in to   two   p r im ar y   ca teg o r ies:   is lan d ed   m o d e   an d   g r id - c o n n ec te d   ( u tili ty - c o n n ec ted )   m o d e .   T h g r id - c o n n e cted   m o d is   o f te n   r eg ar d e d   as  m o r ef f icien an d   r o b u s t,  as  it  allo w s   f o r   en er g y   ex c h an g b ased   o n   th s u r p lu s   o r   d ef icit  p r o d u ctio n   o f   in d i v id u al  DE R   u n its .   Mo r eo v er ,   in   th ev en o f   DE R   m alf u n ctio n ,   th r elian c o n   th m ain   u tili ty   g r id   in   th is   m o d e   en h an ce s   s y s tem   r eliab ilit y   an d   p r e v en ts   u n in ten ti o n al  n et wo r k   s h u td o wn s .   I n   g r id - c o n n ec ted   m ic r o g r i d   s y s tem ,   C h en   et  a l.   [ 1 3 ]   em p l o y ed   th m atr ix   r ea l - c o d ed   g e n etic  alg o r ith m   ( MRC GA)   to   m in im ize  g en er atio n   co s ts .   T h alg o r ith m ' s   ef f ec ti v en ess   was  a s s e s s ed   u n d er   v ar io u s   o p er atin g   co n d itio n s ,   i n clu d in g   f l u ctu atin g   lo ad s   an d   d y n am ic   elec tr icity   p r icin g .   Kasaei  [ 1 4 ]   u tili ze d   th i m p er ialis co m p etitiv a lg o r ith m   ( I C A)   to   d ev elo p   an d   m an ag v ir t u al  p o wer   p lan t,  f o c u s in g   o n   b o th   o p er atio n al  co n tr o an d   ec o n o m ic  o p tim izatio n .   B asu   an d   C h o wd h u r y   [ 1 5 ]   a p p lied   th e   cu ck o o   s ea r c h   alg o r ith m   ( C SA)   to   ad d r ess   b o th   s tatic  an d   DE L D   p r o b lem s ,   an d   s u b s eq u e n tly   co m p ar ed   th r esu lts   with   th o s o b tain ed   u s in g   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   an d   d if f e r en tial  ev o l u tio n   ( DE ) .   T h eir   a n aly s is   in v o l v ed   two   win d   tu r b i n es  o p er at in g   u n d er   v ar iab le   win d   s p ee d   co n d itio n s .   Ad d it io n ally ,   Mo g h ad d am   a n d   co ll ea g u es  [ 1 6 ]   a d o p ted   a n   ad ap t iv m o d if ied   PS ( AM PS O) ,   as  p r o p o s ed   b y   R ab iee  et  a l.   [ 1 7 ] ,   to   p er f o r m   ec o n o m ic - em is s io n   d is p atc h   u s in g   th Par eto - o p tim al  f r o n ap p r o ac h .   R ab iee  et  a l.   [ 1 7 ]   p r o p o s ed   th at  th m o d if ied   im p e r ialis co m p etitiv alg o r ith m   ( MI C A)   was  ap p lied   to   u tili ty - co n n ec te d   m icr o g r id   s y s tem .   T h e   p r o b lem   a d d r ess ed   in   th at  s tu d y   is   clo s ely   r elate d   to   th o n d is cu s s ed   i n   th is   p ap er h o wev er ,   th p r esen r esear ch   u n iq u ely   in v esti g ates  s ce n ar io s   in   wh ich   th u tili ty   g r i d   b ec o m es  u n av ailab le,   eith e r   d u e   to   u n i n ten tio n al  f ailu r e   o r   in te n tio n a d is co n n ec tio n ,   a n   asp ec t n o t e x p lo r ed   in   p r ev i o u s   liter atu r e.   Fu r th er m o r e ,   th is   s tu d y   ex am i n es  s ix   p o s s ib le  g r id   in ter ac ti o n   s ce n ar io s   with in   lo w - v o l tag ( L V)   m icr o g r id   ar ch itectu r e .   R esear ch er s   in   [ 1 7 ] - [ 1 9 ]   u s ed   t h wh ale  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( W OA) ,   m o d if ied   h ar m o n y   s ea r ch   alg o r ith m   ( MH SA) ,   an d   in ter io r   s ea r ch   alg o r ith m   to   s o lv ec o n o m ic  d is p atch   ( E D) ,   co m b in ed   ec o n o m ic  an d   em is s io n   d is p atch   ( C E E D) ,   a n d   ec o n o m ic  l o ad   d is p atch   ( E L D)   p r o b lem s   in   th r ee - u n it  is lan d ed   m icr o g r id   s y s tem   co m p r is in g   p h o to v o ltaic  an d   win d   en er g y   s o u r ce s .   Similar ly ,   s tu d ies  in   [ 2 0 ]   an d   [2 1 ]   ap p lied   th m e m o r y - b ased   g en etic  alg o r ith m ,   ar tifi cial  f is h   s war m   alg o r ith m ,   a n d   m o d if ie d   p er s o n al  b est  p ar ticle  s war m   o p tim iz atio n   ( MPB PS O)   to   im p r o v th p er f o r m a n ce   o f   an   is lan d ed   m icr o g r id .     R am li  [ 2 2 ]   ex am in ed   two   ad d itio n al  o p er atin g   co n d itio n s   b y   in cr ea s in g   th lo ad   d em a n d   o f   test   s y s tem   b y   1 0 an d   co n s id er in g   g r id - c o n n ec ted   m icr o g r id   e q u ip p e d   with   b atter y   en er g y   s to r ag e   s y s tem   ( B E S S)  to   s u p p o r t o n e - way   p o wer   f lo w.   T h s tu d y   in   [2 3 ]   f o c u s ed   o n   m in im izin g   th e   o p e r atin g   c o s t o f   g r id - c o n n ec te d   m icr o g r id   u s in g   th im p r o v ed   b at  alg o r ith m   ( I B A) .   Dey   et  a l.   [2 4 ]   s u cc ess f u lly   r ed u ce d   th o p er atin g   co s o f   b o th   s m all  an d   lar g r en ew ab le - in teg r ated   m icr o g r id s   b y   ap p ly in g   th r ec e n tly   d e v elo p e d   cr o s ea r ch   alg o r ith m   ( C SA) .   T h e   o b jecti v f u n ctio n s   co n s id er e d   in   th o s m icr o g r id   s tu d ies  in clu d ed   b o th   u n im o d al  a n d   m u ltimo d al  f o r m s .   T h C SA  d em o n s tr ated   s u p er io r   p er f o r m an ce   o v er   s ev er al  m etah e u r is tic  an d   co n v e n tio n al   o p tim izatio n   m eth o d s   in   te r m s   o f   g en er atio n   c o s r ed u ctio n .   I n   a n o th er   s tu d y ,   Pap a r et   a l.   [2 5 ]   e m p lo y e d   C SA  f o r   en e r g y   m an a g em en t   in   AC - DC   h y b r id   m icr o g r id s ,   with   em p h asis   o n   r ed u cin g   co n v er ter - r elate d   p o wer   lo s s es.  Dey   et  a l.  [2 4 ]   p r o p o s ed   an   o p tim al  d is p atch   s tr ateg y   f o r   r esid en tial  m icr o g r id   u s in g   a   h y b r id   o p tim izatio n   ap p r o ac h   an d   ex am in ed   th in f lu en ce   o f   ac tiv e   g r id   p a r ticip atio n .   Fu r th er m o r e ,   Dey   et  a l.   [2 6 ]   ev alu ated   d if f er en t   elec tr icity   p r icin g   s tr u ctu r es  u s in g   th e   MG W OS C A C SA  alg o r ith m   to   lo wer   o p er atin g   co s ts   in   t wo   lo w - v o ltag e   m icr o g r id   co n f ig u r atio n s .   Un lik e   ea r lier   s tu d ies,  th p r esen w o r k   in v esti g ates  b o th   in ten tio n al  an d   u n in ten tio n al  g r id   f ai lu r es  an d   ex am in es   th eir   ef f ec t   o n   elec tr icity   g e n er atio n   co s t.  T h p r o p o s ed   h y b r id   alg o r ith m ,   wh ich   is   b as ed   o n   th W OA,   is   ev alu ated   a g ain s d if f e r en tial  ev o lu tio n   ( DE ) ,   co n v en tio n al  W OA,   an d   th e   s in co s in e   al g o r ith m   ( SC A) .   I n   ad d itio n ,   th is   s tu d y   in tr o d u ce s   n o n - p ar am etr ic  s tatis tical  an a ly s is   to   v alid ate  th r esu lts ,   f ea tu r th at  is   r ar ely   ad d r ess ed   in   t h ex is tin g   lite r atu r e.   Pre v iew   s tu d y   [2 7 ] ,   a   d ay - a h ea d   p r icin g   m ec h a n is m ,   an d   an   en er g y   co n s u m p tio n   g am wer u s ed   to   d ev elo p   a n   ad v a n ce d   d em an d - s id m an a g em en ( DSM)   s tr ateg y   b ased   o n   g am th eo r y ,   wh er s in g le  u tili ty   p r o v id er   in te r ac ts   with   m u ltip le  r esid en tial  co n s u m e r s .   T o   ad d r ess   th e   m u lti - o b jectiv d y n am ic  ec o n o m ic  an d   em is s io n   d is p atch   ( MO DE E D)   p r o b lem ,   [ 28 ]   em p lo y ed   th m u lti - o b jectiv p ar ticle  s war m   o p t im izatio n   ( MO PS O)   alg o r ith m .   R esear ch er s   in   [ 29 ]   p r o p o s ed   co o p er ativ o p tim izatio n   f r am ewo r k   f o r   th d esig n   an d   m an ag e m en o f   d em an d - s id e - m an ag e d   g r id - c o n n ec ted   r esid en tial  m icr o g r id s .   T h s y s tem   co n s id er ed   m u ltip le  d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s ,   in clu d i n g   s o lar   p an els,  win d   tu r b in es,  g r id   s u p p ly ,   d iesel  en g in u n its   ( DE s ) ,   an d   B E SS s .   Fo r ec asti n g   m o d els  wer u s ed   to   p r e d ict  s h o r t - 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.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 3 8 2 - 1395   1384   ter m   v ar iatio n s   in   d e m an d   a n d   s o lar   ir r a d ian ce ,   allo win g   th g r ey   w o lf   o p tim izer   ( G W O)   alg o r ith m   to   o p tim ize  g en er atio n   s ch ed u lin g ,   s to r ag o p er atio n ,   an d   p o we r   d is p atch   d y n am ically .   B y   in t eg r atin g   p r ed ictiv e   m o d els  with   m etah eu r is tic  o p t im izatio n ,   th f r am ewo r k   r e d u ce s   o p er atin g   co s t,  im p r o v es  p o wer   b alan ce ,   an d   en h an ce s   s y s tem   r eliab ilit y   u n d er   v ar ia b le  lo ad   a n d   wea th er   co n d itio n s .   T h is   f o r ec ast - awa r GW O   f r am ewo r k   en s u r es  r ea l - tim ad ap tab ilit y   an d   im p r o v ed   p er f o r m an ce   co m p ar ed   to   co n v en tio n al  s tatic  o r   n o n - f o r ec asti n g   o p tim i za tio n   ap p r o ac h es  in   r en ewa b le  en er g y   s y s tem s .   T h k ey   i n n o v ativ co n t r ib u ti o n s   p r esen ted   in   th is   s tu d y   to   ac co m p lis h   th o u tlin ed   o b jectiv es a r as f o llo ws:     T h is   r esear ch   p r esen ts   n o v e in teg r atio n   o f   th GW wit h   r ea l - tim lo ad   f o r ec asti n g   m o d els,  en ab lin g   m o r ac cu r ate  a n d   ad a p tiv en er g y   d is p atch   s tr ateg ies  in   h y b r id   r en ewa b le  en e r g y   s y s tem s   ( HR E S),   wh ich   is   n o t w id ely   ad d r ess ed   in   ex is tin g   liter atu r e.     h y b r id   m o d el  is   d ev elo p ed   th at  co m b in es  s o lar   PV,  g r id ,   win d ,   b atter y   s to r ag e ,   an d   p o s s ib ly   d iesel   b ac k u p ,   o p tim ize d   d y n am icall y   in   th e   p r esen ce   o f   u n ce r tain   lo ad   an d   g e n er atio n   p r o f iles .   T h p r o p o s ed   f r am ewo r k   in co r p o r ates f o r ec asti n g   u n ce r tain ty   d ir ec tly   in to   th o p tim izatio n   l o o p .     T h s tu d y   in tr o d u ce s   m u lti - o b jectiv GW m o d el  th at  s i m u ltan eo u s ly   m in im izes  o p er atio n al  co s an d   ca r b o n   em is s io n s ,   o f f e r in g   m o r b alan ce d   p er f o r m an ce   o p tim izatio n   s tr ateg y   co m p ar ed   to   tr ad itio n al   s in g le - o b jectiv m eth o d s .     Un lik m an y   s tatic  o p tim izati o n   m o d els,  th is   r esear ch   p r o p o s es a   r ea l - tim p r ed ictiv en er g y   m an ag em e n ap p r o ac h   th at  d y n am ically   u p d ates  o p er atio n al  d ec is io n s   b ased   o n   f o r ec asted   d em a n d   an d   av aila b le  g en er atio n ,   im p r o v in g   s y s tem   r eliab ilit y   an d   r esp o n s iv en ess .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h is   s ec tio n   o u tlin es  th co m p r eh en s iv m eth o d o lo g ical  f r a m ewo r k   em p lo y ed   in   th s im u latio n   an d   an aly s is   o f   an   HR E f o r   th APO  c o m m u n ity ,   with   f o cu s   o n   p h o to v o ltaic  ( PV)   s o lar   en er g y ,   win d ,   b atter y   en er g y   s to r ag e ,   an d   g r id   in teg r atio n .   T h m eth o d o l o g y   in teg r ates  s y s tem   m o d elin g ,   d ata  ac q u is itio n ,   s im u latio n   d esig n ,   o p tim izatio n   th r o u g h   GW O,   an d   p er f o r m an ce   e v alu atio n   b ased   o n   tim e - s er ies  o u tp u ts .   T h is   f r am ewo r k   e n s u r es  r o b u s t,  r ep r o d u ci b le,   an d   a n al y tical  ap p r o ac h   to   ass ess in g   th r eliab ilit y   an d   ef f icien cy   o f   t h p r o p o s ed   en e r g y   s y s tem .   R ea l h is to r ical  d ata  o n   lo ad   d e m an d   a n d   r en ewa b le  en er g y   a r u s ed   f o r   th e   f o r ec asti n g   m o d els.  Sen s itiv ity   an aly s is   is   also   p er f o r m ed   t o   d eter m in th e   r o b u s tn ess   o f   th s y s tem   u n d er   v ar io u s   o p er atio n al  c o n d itio n s ,   s u ch   as  v ar y in g   e n er g y   d e m an d ,   wea th e r   co n d it io n s ,   an d   av ailab le  r en ewa b le  en er g y   r eso u r ce s .   F ig u r e   1   s h o ws  s ch em atic  d esig n   o f   t h h y b r id   m icr o g r id   en er g y   s y s tem .   T h is   wo r k   in tr o d u ce s   m u lti - o b je ctiv o p tim izatio n   f r am ewo r k   th at  s im u ltan eo u s ly   tar g ets  t h m in im izatio n   o f   o p er atio n al   co s an d   g r ee n h o u s g as  em is s io n s   in   h y b r id   r e n ewa b le  en er g y   s y s tem s .   B y   b alan cin g   ec o n o m ic  an d   e n v ir o n m en tal  o b jectiv e s ,   th ap p r o ac h   e n s u r es  o p tim al  en er g y   d is p atch ,   s to r a g s ch ed u lin g ,   a n d   r eso u r ce   u tili za tio n .   T h o p tim izatio n   em p lo y s   ad v an ce d   m etah eu r is tic  alg o r ith m s   to   id en tify   Par eto - o p tim al   s o lu tio n s   th at  tr ad o f f   c o s an d   em is s io n   p er f o r m an ce   u n d er   v ar y in g   lo ad   a n d   r en ewa b le  g en er atio n   co n d itio n s .   T h is   d u al - o b jectiv s tr ateg y   p r o m o tes  s u s tain ab le  an d   co s t - ef f ec tiv o p er atio n   o f   m o d er n   m icr o g r id s ,   en a b lin g   im p r o v e d   en er g y   ef f icien c y ,   r ed u ce d   ca r b o n   f o o tp r in t,  an d   en h a n ce d   d ec is io n - m ak i n g   f o r   r ea l - tim e n er g y   m an a g em en t in   r en ewa b le - in teg r ated   p o wer   s y s tem s .     2 . 1 .      Sy s t em   c o m po nent  mo delin g   2 . 1 . 1 .   M a t hem a t ic a l pho t o v o lt a ic  s y s t em   mo delin g   Ph o to v o ltaic  ( PV)   m o d u les  co n s is o f   s er ies  o f   in ter co n n e cted   s o lar   ce lls   d esig n ed   to   p r o d u ce   th e   r eq u ir ed   o u tp u v o ltag an d   c u r r en lev els  [ 3 0 ] .   PV  s y s tem s   h av b ec o m o n o f   th m o s wid ely   ad o p ted   r en ewa b le  e n er g y   tech n o lo g ie s ,   p r im ar ily   d u e   to   th eir   m in i m al  o p e r atin g   a n d   m ain ten a n ce   co s ts ,   ze r o   f u el   co n s u m p tio n ,   an d   ab s en ce   o f   ca r b o n   e m is s io n s .   T h p o wer   o u tp u o f   PV te ch n o l o g y   ca n   b ca lcu lated   as   ( 1 ) .      =      ( 1 )     W ith     r ep r esen ts   th e   s u r f ac e   ar ea   o f   th e   PV  m o d u le,     d en o tes  th co n v er s io n   ef f icien cy ,   wh ich   is   d ef in ed   b y   ( 2 ) .     =   [ 1  ( ) ]   ( 2 )     W h er   r ep r esen ts   th r ef er en ce   ef f icien cy   o f   th s o lar   m o d u le,     d en o tes  th tem p er atu r e   co ef f icien o f   s ilico n - b ased   p h o to v o ltaic  ce l ls ,     r ef er s   to   th s tan d a r d   o p er atin g   tem p er atu r o f   s o lar   ce l ls   ( °C ) ,      is   th g lo b al  s o lar   ir r a d ian ce   ( W /m ²) ,     is   th e   tem p e r atu r e   o f   th e   p h o t o v o ltaic   ce ll,    in d ica tes  th am b ie n t   tem p er atu r ( °C ) ,   an d   NOCT  s tan d s   f o r   th n o m in al  o p er ati n g   ce ll tem p er at u r ( °C ) .   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       P erfo r ma n ce   o p timiz a tio n   o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystems   w ith   …  ( Olu mu yiw a   A jib o la   A w o n iyi)   1385   =   +   (   20 800 )    ( 3 )      = [ 1 + 0 . 0539 l og (  ( )  ) ] + ( ( ) ) + 0 . 02  ( )   ( 4 )     α   r ep r esen ts   th am b ien tem p er atu r c o ef f icien t,  G tt   is   th e   r ad iatio n   p r ed ictio n   f ac to r   ( i n   k W /m 2 ) ,   G st   is   th s tan d ar d   r ad iatio n   co ef f icien ( in   u n its   o f   1   k W /m ²) ,   T a   in d i ca tes  th tem p er atu r p ar am et er   ( in   Kelv in ) ,   an d   V mppt   r ef er s   to   th v o ltag m ea s u r ed   at  th m a x im u m   p o wer   p o in t.   T h e   ( 5 )   was u s ed   to   d eter m in e   th cu r r e n t o u t p u t ( I PV )   o f   s o lar   PV m o d u le .      = ( )  ( ) [ e xp (  ( ) ) 1 ]   ( 5 )     W h er I Ph   s tan d s   f o r   th p h o to cu r r en t,  I rs   f o r   s atu r atio n   cu r r e n t,  q   f o r   elec tr o n   c h ar g in g ,   N s   f o r   s er ies  ce ll  to tal   v ar iab le,   f o r   B o ltzm an n ' s   co n s tan t,  an d   A i   f o r   th id ea l   d io d r atio .   T h e   ( 6 )   esti m ated   th to tal  en er g y   g en er ated   b y   s o lar   PV ( p h o to v o ltaic)   p an els ( E PV ).      ( ) = (  ×  ( ) ×  × ) 1000   ( 6 )     W h er t   is   th s tep   d u r atio n   o f   1 5   m in u tes ,   an d   N PV   is   th n u m b er   o f   PV m o d u les.           Fig u r 1 .   Sch em atic  d esig n   o f   th h y b r id   m icr o g r id   e n er g y   s y s tem       2 . 1 . 2   B a t t er y   ba nk   m a t hema t ica l mo delin g   T h co n n e cted   b atter ies  an d   th eir   r esp ec tiv s tate  o f   ch ar g at  an y   g iv en   m o m en a r u s ed   to   ev alu ate  th to tal  e n er g y   g en er ated   an d   co n s u m e d .   T h n u m b er   o f   av ailab le  b atter ies  at  s p ec if ic  tim is   ex p r ess ed   b y   ( 7 )   [3 1 ] ,   [ 3 2 ] .     ( ) = ( 1 ) +  ( ) ×  ×    ( 7 )     T h q u a n tity   o f   g r ee n   en e r g y   th at  is   p r esen tly   ac ce s s ib le  i s   E Em ( t) .   T h m ec h an is m ' s   ch ar g in g   c o n tr o ller   is   in d icate d   b y   α CC ,   wh ile  b atter y   ch ar g i n g   p e r f o r m an ce   is   d ep icted   b y   σ CHG .   State  o f   ch ar g ( SOC )   is   th b atter y ' s   ch ar g lev el,   an d   th SOC   m ax im u m   p ar am eter   is   ca lled   SOC max .   T h SO C   m in im al  p ar am eter   is   ca lled   SOC min .   T h m in im al  SOC   p ar am eter   is   as ( 8 ) .      = 1    ( 8 )     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.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 3 8 2 - 1395   1386   T h d is ch ar g b atter ies'   in ten s ity   is   in d icate d   b y   DOD  ( %).       ( )         2 . 1 . 3 .   Wind - po wer ed  t urbi n s y s t em   m o d el  o f   t h win d   g e n er at o r   s y s tem   was  d ev elo p ed   b ased   o n   th e   win d   tu r b in p o wer   p r o f ile.   Acc o r d in g   to   [ 3 0 ] ,   th win d   en er g y   eq u atio n   is   g o v er n ed   u s in g   cu r v e - f itti n g   tech n iq u e.   T h p o wer   o u t p u t o f   win d   tu r b in es ( PW T )   ca n   b c alcu lated   u s in g   ( 9 )   an d   ( 1 0 ) .     ( )  = 0                                                                                         > 0 ( )  = 1 1 + 1 + 1                                              < < 1 ( )  =   2 2 + 2 + 1                                          1 < < 2 ( )  =   3 2 + 3 + 3                                        2 < < 0 }       ( 9 )     W h er B ,   Y,   an d   K   ar th e   p a r am eter s   o f   th d is tin ctiv eq u atio n s ,   is   th e   win d   e n er g y   t u r b in e' s   o p er atio n a l   s p ee d ,     is   it s   cu t - in   s p ee d ,   an d   0   is   th cu t - o u s p ee d .   T h e   ( 1 0 )   ca n   b u s ed   to   ex p r ess   th e n er g y   p r o d u ce d   b y   th win d   tu r b i n s y s tem   ( E WT ).      =  × ( )  × 1000   ( 1 0 )     W h er th to tal  am o u n t o f   win d   tu r b in es is   d en o ted   b y   K WT .     2 . 1 . 4 .   Diesel  g ener a t o s y nchro no us   m o delin g   T h r o u g h   th aid   o f   in   ( 11 ) ,   th f u el  u tili za tio n   f o r   s y n ch r o n o u s   d iesel  g en er ato r s   ( DGs)  is   ev alu ated   h o u r ly   [ 2 8 ].     ( ) =  ( ) +     ( 1 1 )     W h er α D   an d   β D   ar th f u el  u s ag cu r v e   p ar am ete r s ,   L /k W h ,   P Dg   is   th ty p ical  p o wer   c o n s u m ed   p er   h o u r   o f   th en g i n in   k W ,   P Dgr   is   th e   n o m in al  s y n c h r o n o u s   d iesel  en g in in   k W ,   a n d   D f ( t )   is   th e   h o u r ly   f u el  u tili za tio n   o f   th s y n c h r o n o u s   g e n er ato r   i n   L /h .     2 . 2 .     O bje c t iv f un ct io n   T h m ain   o b jectiv o f   th is   p r o b lem   is   to   m in im ize  b o th   th g en er atio n   co s an d   em is s io n s   o f   th m icr o g r id   [ 2 1 ] ,   wh ich   ca n   b e   m ath em atica lly   f o r m u lated   as  ( 1 2 ) .     ( ) = ( ) + ( ) = = 1   ( 1 2 )     W h er F(E i r ep r esen ts   th g en er atio n   c o s ass o ciate d   with   th m icr o g r id ,   wh er e   n   d is tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG)   u n its   ar co n n ec ted .   T h e   g en er atio n   co s is   r ep r esen ted   b y   ( ) ,   wh ile  th em is s io n   co s is   d en o ted   as ( ) .   T h p o wer   o u t p u f r o m   th i th   d is tr ib u ted   g en er atio n   ( DG)   u n it  is   Pi.   an d   th e   tim i n d ex   t   s p an s   f r o m   1   t o   2 4   h o u r s .   T h e   to tal  g en er atio n   co s [ 3 0 ] ,   wh ich   in clu d es  f u el   ex p e n s es,  o p er atio n   an d   m ain te n an ce   ( O& M)   co s ts ,   an d   d e p r ec iatio n ,   ca n   b m ath em atica lly   f o r m u lated   as  ( 1 3 ) .     ( ) =  , ( ) + & , ( ) +  , ( ) + ×   ( 1 3 )     W h er  , ( ) & , ( )   an d    , ( )   ar th co s o f   o p er atin g   f u el,   o p e r atio n - m ain ten an ce   co s t ,   an d   d ep r ec iatio n   c o s t,  r esp ec tiv ely ,   f o r   th ith   DG  u n it.    d en o tes  th m ar k et - b ased   elec tr icity   p r ice  at  h o u r   t ,   as  d eter m in ed   b y   g r id   tr an s ac tio n s .     2 . 3   P r o ba bil is t ic   f o re ca s t   mo del   L et  ̂ +   b th p o in f o r ec ast  at  tim f o r   h o r izo n   h .   R ep r esen u n ce r tain ty   b y   p r ed i ctiv d is tr ib u tio n   + ( )   o r   m ea n   +   an d   s tan d ar d   d e v iatio n   + .     ̂ + = ( + , 2 + ) , ( [ + ± 2 + ] ) = 1   ( 1 4 )     T h L STM   to   o u t p u ,   o r   q u an t iles   2   is   th Gau s s ian   v alu e .   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       P erfo r ma n ce   o p timiz a tio n   o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystems   w ith   …  ( Olu mu yiw a   A jib o la   A w o n iyi)   1387   2. 4 .     L o a d pro f ile  m o delin g   T h elec tr ical  lo ad   d em an d   was  r ep r esen ted   as  tim e - d ep en d en f u n ctio n   s im u latin g   ty p ical   h o u s eh o ld   o r   in s titu tio n al  u s p atter n s .   L o ad   d ata  f ea tu r ed   p ea k   d em a n d   d u r in g   m o r n in g   an d   ev e n in g   h o u r s ,   co n s is ten t w ith   r ea l - wo r ld   en er g y   u s in   h ea lth ca r f ac ilit ies.  T h d aily   lo ad   p r o f ile  was e it h er   m ea s u r ed   f r o m   ac tu al  f ac ilit ies  o r   ap p r o x im a ted   b ased   o n   s tan d ar d   c o n s u m p tio n   d ata  ( e. g . ,   lig h tin g ,   r e f r ig er atio n ,   m ed ical  d ev ices,  HVAC sy s tem s ) .   Fig u r 2   s h o ws  th l o ad   p r o f ile  o f   th s tu d y   ar ea .           Fig u r 2 .   L o ad   p r o f ile  o f   th s tu d y   ar ea       2. 5 .     G rid  i nte g ra t io n   T h g r i d   was  m o d eled   as  a n   in f in itely   a v ailab le  p o wer   s o u r ce   with   d e f in ed   c o s f u n ctio n   an d   em is s io n   p r o f ile.   I s er v e d   as  last - r eso r en er g y   s o u r ce   a ctiv ated   o n ly   w h en   r e n ewa b l an d   s to r ed   e n er g y   wer in s u f f icien t.  Gr id   u s ag was  m in im ized   as  p ar o f   t h e   s y s tem s   o b jectiv to   r ed u ce   r elian ce   o n   f o s s il - b ased   o r   ex p en s iv elec tr icity .     2. 6 .   G re y   wo lf   o ptim iza t i o n   Gr ey   wo lf   o p tim izatio n   ( G W O)   is   b io - in s p ir ed   m etah eu r is tic  tech n iq u m o d ele d   o n   th e   co o p er ativ h u n tin g   s tr ateg y   o f   g r ey   w o lv es.  I h as  g ain ed   s ig n if ican atten tio n   in   o p tim izatio n   ap p licatio n s   d u to   its   s tr u ctu r al  s im p licit y ,   ad ap ta b ilit y ,   an d   s tr o n g   c o n v er g e n ce   ch ar ac te r is tics .   I n   th is   wo r k ,   GW is   u tili ze d   to   o p tim ize  th e   o p er at io n al  p er f o r m an ce   o f   t h h y b r i d   en er g y   s y s tem ,   with   p ar ticu l ar   em p h asis   o n   th e   s ch ed u lin g   o f   p o wer   f r o m   r e n ewa b le  g en e r atio n   u n its   an d   en er g y   s to r a g s y s tem s .   T h o b jectiv e   o f   th e   o p tim izatio n   is   to   r ed u ce   o v er all  o p er atio n al  co s wh ile  s atis f y in g   th f o r ec asted   lo ad   d em an d   an d   m ain tain in g   ef f icien ch ar g e d is ch ar g co o r d in atio n   o f   th s to r ag u n its .   T h o p tim izatio n   p r o ce s s   is   g u id ed   b y   th f o llo win g   o b jectiv es :     Min im izin g   en e r g y   co s t T h co s o f   en e r g y   g e n er atio n   an d   s to r ag e   is   m in im ized   b y   ef f icien tly   d is p atch in g   th a v ailab le  r en e wab le  en er g y   an d   o p tim izin g   t h u s o f   e n er g y   s to r ag s y s te m s .     Min im izin g   en er g y   lo s s es T h GW alg o r ith m   en s u r es  th at  th en er g y   l o s s es  d u r in g   t r an s m is s io n   an d   s to r ag ar m in im ize d ,   im p r o v in g   th o v er all  s y s tem   ef f icien cy .     Me etin g   lo ad   d em a n d T h s y s tem   m u s m ee th f o r ec asted   lo ad   d em an d   wh ile  m ain tain i n g   th r eq u ir ed   r eliab ilit y   an d   s tab ilit y .     E n er g y   s to r ag m a n ag em e n t GW h elp s   in   m an ag in g   t h en er g y   s to r ag e   u n its   b y   o p tim izin g   th eir   ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   cy cl es   to   av o id   u n d er c h ar g in g   o r   o v er ch ar g in g .   T h d ec is io n   v ar iab les  in cl u d th p o wer   o u tp u t   f r o m   ea ch   r en ewa b le  s o u r ce   ( s o lar   an d   win d )   an d   th p o wer   in p u t/o u tp u f r o m   e n er g y   s to r a g s y s tem s .   T h co n s tr ain ts   o f   th o p tim izatio n   i n clu d th ca p ac ity   lim its   o f   th en er g y   s o u r ce s   an d   s to r ag s y s tem s ,   as  well   as  th f o r ec asted   lo ad   d em a n d .   T h r ea l - tim e   f ea s ib ilit y   o f   GW d ep en d s   o n   its   p o p u latio n   s ize  an d   iter atio n   co u n t,  wh ich   in f lu en ce   co m p u tatio n al  lo a d .   W ith   ad ap tiv p o p u latio n   co n tr o l,  war m - s tar in itializatio n ,   an d   p ar allel  f itn ess   ev alu atio n ,   GW ac h iev es   n ea r   r ea l - tim e   p er f o r m a n ce .   I ts   O( T )   co m p le x ity   r e m ain s   m an ag ea b le  f o r   o n lin e   HR E o p tim izatio n   with   m o d er ate  d im e n s io n s   an d   f o r ec ast h o r izo n 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.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 3 8 2 - 1395   1388   2. 6 . 1 .   G WO   a lg o rit hm   i m plem ent a t io n   T h GW alg o r ith m   ( Alg o r ith m   1 )   f o llo ws a  s tr u ctu r ed   s eq u en ce   o f   o p e r atio n s :     I n itializatio n T h p r o ce s s   b eg in s   with   th r an d o m   g en er ati o n   o f   p o p u latio n   o f   g r e y   wo lv es  with in   th e   d ef in ed   s ea r ch   s p ac e,   wh er e ac h   wo lf   r e p r esen ts   ca n d id at s o lu tio n   to   th o p tim izatio n   p r o b lem .     Fit n ess   e v alu atio n E ac h   ca n d id ate  s o lu tio n   is   ass ess ed   u s in g   th d ef in e d   o b jectiv f u n ctio n s ,   s u ch   as   en er g y   c o s t,  p o wer   l o s s es,  an d   s y s tem   co n s tr ain ts ,   to   d eter m i n its   s u itab ilit y .     Po s itio n   u p d ate:  T h p o s itio n s   o f   t h wo lv es  ar e   iter ativ ely   r ef in ed   b ased   o n   th lea d in g   s o lu tio n s ,   n am ely   th alp h a,   b eta,   a n d   d elta  wo l v es,  wh ich   g u id th e   s ea r ch   p r o ce s s   ac co r d in g   to   t h s o cial  h ier ar ch y   a n d   co o p er ativ h u n tin g   m ec h an is m .     T er m in atio n   c o n d itio n T h e   iter ativ p r o ce s s   co n tin u es  u n til  p r ed ef in ed   s to p p in g   co n d it io n   is   s atis f ied ,   s u ch   as  r ea ch in g   t h m ax im u m   n u m b er   o f   iter atio n s   o r   ac h iev in g   c o n v er g en ce   to   an   o p tim al  o r   n ea r - o p tim al  s o lu tio n .     Alg o r ith m   1 .   P s eu d o co d e   f o r   GW O   I n itialize  th g r ey   w o lf   p o p u la tio n   ( X_ i) ,   wh e r ( i =   1 ,   2 ,   \ d o ts ,   n ) .   Def in th m ax im u m   n u m b er   o f   iter atio n s   ( Ma x _ iter ) .   E v alu ate  th f itn ess   o f   all  ca n d id ate  s o lu tio n s .   Dete r m in th to p   t h r ee   s o lu ti o n s ,   d en o ted   as Alp h ( b est),   B eta  ( s ec o n d   b est),   an d   Delta  ( th ir d   b est).   Fo r   ea ch   iter atio n   ( t =   1 )   to   ( Ma x _ iter ) :        Fo r   ev e r y   wo lf   ( X_ i) :            Fo r   ea ch   d im en s io n   ( j ) :                 C o m p u te  th co e f f icien t v ec to r s   ( A)   a n d   ( C ) .                 Up d ate  t h p o s itio n   o f   th wo lf   u s in g   th in f lu e n ce   o f   Alp h a,   B eta,   an d   Delta  wo lv e s :     , = + + 3            Up d ate  th e   co n tr o l p ar am et er   ( a) ,   d ec r ea s in g   it lin ea r ly   f r o m   2   to   0 .        Re - ev alu ate  th f it n ess   o f   all  wo lv es.        Up d ate  Alp h a ,   B eta,   an d   De lta  b ased   o n   th n ew  f itn ess   v a lu es.   Af ter   co m p letin g   all  iter atio n s ,   r etu r n   th Alp h wo l f   as th o p tim al  s o lu tio n .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Gr id   im p o r an d   ex p o r lev els   ar p r esen ted   to   illu s tr ate  h o th s y s tem   ex ch a n g es  p o wer   with   th e   u tili ty   n etwo r k   to   m ain tain   th s u p p ly d em a n d   b ala n ce .   T h elev ated   p h o t o v o ltaic  g en er atio n   r esu lts   f r o m   s tr o n g   y ea r - r o u n d   s o lar   av ail ab ilit y .   W in d   g en er atio n   r em ain s   r elativ ely   s tab le  b ec au s e   o f   p er s is ten win d   p atter n s   th at  s u s tain   tu r b in o p er atio n   a n d   co n tin u o u s   en er g y   p r o d u ctio n .   T h u tili ty   g r id   f u n ctio n s   as  b u f f er ,   tak in g   in   s u r p lu s   en e r g y   wh en   r e n ewa b le  o u tp u ex ce ed s   d em an d   an d   s u p p ly i n g   elec tr icity   wh en   g en er atio n   f alls   s h o r t.  B atter y   s to r ag o p er ates  in   lim ited   s u p p o r r o le,   m ai n ly   d u r i n g   in ter v als  o f   r ed u ce d   r en ewa b le  o u t p u t,  to   p r eser v o v er all  s y s tem   r eliab ilit y .   Fig u r 3   illu s tr ates  th g en er at io n   an d   allo ca tio n   o f   p o wer   wi th in   th r en ewa b le  e n er g y   s y s tem   u n d er   th co n d itio n   wh er e   r en ewa b le  o u t p u e x ce ed s   g r id   g en er atio n   ( PR en ewa b le> PGr id ) .   Du r in g   th e   r ain y   s ea s o n ,   p h o t o v o ltaic  o u tp u t   d e clin es  b ec au s o f   r ed u ce d   s u n s h in d u r atio n   a n d   lo we r   ir r a d ian ce   lev els.  W in d   g en er atio n   also   f l u ctu ates  with   wea th er   co n d itio n s ,   y et  it  p ar tially   o f f s ets  th e   d r o p   in   P p r o d u ctio n .   As  a   r esu lt,  g r id   im p o r ts   in cr ea s d u r in g   th is   in ter v al   to   s atis f y   l o ad   r e q u ir em e n ts .   L o wer   s o la r   in s o latio n   d ir ec tly   s u p p r ess es  PV   co n tr ib u tio n ,   wh ich   m ak es  ad d itio n al  g r id   s u p p o r n ec ess ar y   to   co v er   th d em an d .   Var iatio n s   in   win d   o u t p u a r d r iv en   b y   s ea s o n al  atm o s p h e r ic  ch a n g es.  C o n s eq u en tly ,   t h s y s tem   d ep en d s   m o r o n   g r id   s u p p ly   d u r in g   th ese  lo g en er atio n   in ter v als,  as  in d icate d   in   Fig u r 3 .   B atter y   s to r ag e   p r o v id es  au x iliar y   s u p p o r d u r in g   p ea k   lo a d   p e r io d s   o r   wh en   b o th   r en ewa b le  s o u r ce s   d eliv er   i n s u f f icie n p o wer ,   th er eb y   m ain tain in g   co n tin u ity   o f   s u p p ly .   Fig u r 4   in d icate s   a   m o d est  r is in   g r id   im p o r ts   to   o f f s et  th d r o p   in   PV  g e n er atio n .   I n   th e   f all   s ea s o n ,   PV  o u tp u t   d ec r ea s es  b ec au s o f   s h o r ter   d ay lig h d u r atio n   a n d   l o wer   s u n   an g les,   wh ich   r e d u ce   p an el   co n v er s io n   ef f icien cy .   W in d   g en er atio n   r em ain s   an   im p o r ta n co n tr ib u to r   b y   d eliv er in g   c o m p ar ativ ely   s tab le   p o wer .   T h e   ad d itio n al  g r id   p u r ch ases   m ak u p   f o r   th PV  d ef icit  an d   k ee p   d e m an d   f u ll y   s u p p lied .   B atter y   s to r ag m ay   b d is p atch ed   in t er m itten tly   to   h an d le  b r ief   s h o r tag es,  b u t   it  p lay s   s u p p o r tin g   r o le   r elativ t o   th g r id .   PV  r em ain s   th d o m in an en er g y   co n tr ib u to r   d u to   s y s tem   co n f ig u r atio n   t h at  p r io r itizes  s o lar   r eso u r ce   u tili za tio n .   W in d   en e r g y ,   wh ile  r e p r esen tin g   s m al ler   f r ac tio n   o f   to tal  g en er atio n ,   o f f er s   d e p en d a b le  an d   c o m p lem en ta r y   o u tp u t,  p ar ticu lar ly   wh e n   s o lar   p r o d u c tio n   wea k en s .   T h e   g r id   f u n ctio n s   b id ir ec tio n ally ,   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       P erfo r ma n ce   o p timiz a tio n   o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystems   w ith   …  ( Olu mu yiw a   A jib o la   A w o n iyi)   1389   b o th   s u p p l y in g   p o wer   d u r in g   d ef icits   an d   ab s o r b in g   s u r p lu s   en er g y ,   t h er eb y   m ain tain in g   o p er atio n al  s tab ilit y .   B atter y   s to r ag p r o v id es  co n tin g en cy   s u p p o r d u r in g   ex tr em ev en ts   o r   u n ex p ec ted   r e n ewa b le  s h o r tf alls .   Ov er all,   th r esu lts   em p h asize   PV  as  th p r im ar y   en e r g y   s o u r ce   in   th e   h y b r id   a r ch itectu r e ,   with   win d   s er v in g   as  s tead y   au x iliar y   c o n tr ib u to r   an d   th g r id   e n s u r in g   d e m an d   s atis f ac tio n   wh en   r en e wab le  g en er atio n   is   in s u f f icien t.           Fig u r 3 .   Po wer   g en er ate d   f r o m   th r en ewa b le  e n er g y   r eso u r ce s   wh en   P Renewa ble >P G rid           Fig u r 4 .   Po wer   g en er ate d   f r o m   th r en ewa b le  e n er g y   r eso u r ce s   wh en   P Renewa ble <P G rid       B atter y   s to r ag s y s tem s   ar e   c en tr al  to   th e   o p er ati o n   o f   HR E S ,   ac tin g   as  b u f f er s   t h at  s tab ilize  th e   s u p p ly - d em an d   m is m atch .   T h SOC   cu r v r ev ea ls   wh en   t h b atter y   is   ch ar g in g   ( d u r i n g   ex ce s s   g en er atio n )   an d   d is ch ar g in g   ( d u r i n g   g en e r atio n   d ef icits   o r   p ea k   d em a n d ) .   well - b eh av ed   SOC   cu r v s h o u ld   s h o a   r eg u lar   ch ar g e - d is ch ar g cy cl with o u r ea ch in g   d an g er o u s ly   lo o r   ex ce s s iv ely   h ig h   lev els.  E x ce s s iv ely   lo w   SOC   v alu es m ay   d am ag th b atter y   o r   r esu lt in   in s u f f icien t   b ac k u p   p o wer ,   wh ile  co n tin u o u s   h ig h   SOC   co u ld   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.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   1 3 8 2 - 1395   1390   lead   to   e n er g y   s p illag o r   cu r tailed   g en er atio n .   I d ea lly ,   t h b atter y   o p er ates  with in   a n   o p tim al  SOC   win d o w   ( e. g . ,   2 0 9 0 %)   to   e n s u r e   lo n g ev ity   an d   ef f icien cy .   Fro m   th g r a p h ,   we  ca n   in f e r   p er io d s   o f   en er g y   s u r p lu s   ( r is in g   SOC )   an d   d ef icit  ( f all in g   SOC ) ,   lin k in g   th em   t o   th ea r lier   d is cu s s ed   Fig u r es  3   an d   4 .   I f   th SOC   in cr ea s es  d u r in g   d ay lig h h o u r s ,   it  co n f ir m s   th at  th PV   s y s tem   i s   ef f ec tiv ely   ch ar g in g   th b atter y .   co n s is ten d ec lin in   SOC   d u r in g   n o n - s o lar   h o u r s   in d icate s   p r o p er   u tili za tio n   o f   s to r ed   en er g y .   T h is   b eh a v io r   r ein f o r ce s   th n ee d   f o r   b atter y   m an ag em en t sy s tem s   ( B MS)   th at  ca n   o p tim ize  ch a r g e - d is ch ar g cy cles,  en s u r e   s af ety   lim its ,   an d   ex ten d   b atter y   life .   Mo r eo v e r ,   in teg r atin g   SOC   m o n ito r in g   with   p r ed ictiv co n tr o ca n   p r ee m p tiv ely   a d ju s t lo ad s   o r   g en er atio n   s ch ed u les to   m ain tai n   s y s tem   b alan ce .   Fig u r 5   d em o n s tr ates  th at   win d   g e n er atio n   r em ain s   s tab le  wh ile  g r id   ex ch a n g es  ar r ed u ce d ,   in d icatin g   ef f icien u tili za tio n   o f   r en ewa b le  r eso u r ce s   to   s atis f y   th lo ad   d em an d .   Hig h e r   PV  o u tp u d u r in g   th d r y   s ea s o n   r esu lts   f r o m   ex ten d ed   d ay lig h h o u r s   an d   in cr ea s ed   s o lar   elev atio n ,   wh ich   im p r o v p an el   co n v er s io n   p e r f o r m an ce .   W in d   p o wer   co n tin u es  to   s u p p ly   d ep en d ab le   b aselin c o n tr ib u tio n ,   f u r th er   l o w e r i n g   t h r e q u i r e m e n t   f o r   g r i d   i m p o r t s .   U n d e r   t h es e   c o n d i t i o n s ,   r e n ew a b l e   s o u r c es   l a r g ely   m e e t   d e m a n d ,   s o   d e p e n d e n c e   o n   t h e   g r i d   i s   m i n i m i z e d .   B at t e r y   s t o r a g e   p a r t i cip a t i o n   i s   l i m it e d   b e c a u s e   r e n ew a b l e   g en er atio n   is   s u f f icien f o r   m o s o p er atin g   in ter v als.  W in d   o u tp u s tay s   r elativ ely   u n if o r m ,   an d   g r i d   ex p o r ts   in cr ea s e,   r ef lectin g   ex ce s s   g e n er atio n   d eliv er ed   b ac k   to   th u tili ty   n et wo r k .   Peak   PV  p r o d u ctio n   in   th s u m m er   p er io d   is   d r iv en   b y   m a x im u m   s o lar   e x p o s u r e   an d   s tr o n g er   ir r ad ian c lev els.  W in d   en er g y   c o m p le m en ts   th is   elev ate d   s o lar   o u tp u with   s tead y   p r o d u ctio n .   T h s u r p l u s   en er g y   is   ex p o r ted   to   th g r id ,   im p r o v in g   o v er all  s y s tem   ec o n o m ics  an d   o p e r atio n al  ef f icien cy .   I n   th is   o p er atin g   r e g im e,   th g r id   ef f ec tiv ely   a b s o r b s   ex ce s s   p o wer ,   wh ile  b atter y   s to r ag r em ain s   m o s tly   id le  s in ce   r en ewa b le  g en er atio n   f u lly   co v er s   th lo ad .           Fig u r 5 .   E lectr ical  lo a d   d em a n d       Fig u r 6   f u r th er   ela b o r ates  o n   b atter y   o p er atio n   b y   p r esen tin g   b o t h   th d is ch ar g cu r r en t   an d   SOC   o v er   tim e.   T h d is ch ar g cu r r en cu r v p r o v id es  q u an titativ m ea s u r o f   h o m u ch   p o wer   th b atter y   is   s u p p ly in g   to   th e   lo ad ,   wh ile   th SOC   tr ac co m p le m en ts   th is   b y   s h o win g   th e   av ailab le  en er g y .   h ig h   d is ch ar g cu r r e n ty p ically   co r r esp o n d s   with   p ea k   d e m an d   p er io d s   o r   tim es  wh en   r en ew ab le  g en er atio n   is   lo w.   T h is   s itu atio n   d em an d s   atten tio n   b ec au s f r eq u e n h ig h - cu r r en d is ch ar g es  ca n   ac ce ler ate  b atter y   d eg r ad atio n ,   esp ec ially   in   lith iu m - io n   c h em is tr ies.  T h s y s tem   m u s co n tr o lim it  d is ch ar g r ates  with in   b atter y   s p ec if icatio n s   to   p r ev e n th er m al  an d   m ec h a n ical  s tr ess .   T h co o r d in atio n   b etwe e n   d is ch ar g cu r r en t   an d   SOC   also   p o in ts   to   th e f f ec tiv en ess   o f   th e n er g y   m a n a g em en s tr ateg y .   I f   th b atter y   d is ch ar g es  h ea v ily   d u r in g   p ea k   lo ad   an d   s till   m ai n tain s   an   ad eq u ate  SOC ,   it  s u g g ests   th at  th b atter y   was  w ell - p r ep ar ed   d u r in g   o f f - p ea k   p er io d s .   On   t h o th er   h an d ,   a   r ap id   d r o p   in   S OC   d u r in g   h ig h   d is ch ar g e   e v en ts   m ay   in d icate   u n d er c h ar g in g   o r   o v er s ized   lo ad s .   T h is   f ig u r also   en ab les  d iag n o s tic  ass es s m en t.  Sp ik es  i n   d is ch ar g cu r r en t   with o u co r r esp o n d in g   lo a d   d em an d   co u l d   in d icate   in v er ter   in ef f icien cies  o r   an o m alies  in   s y s tem   b eh av io r ,   war r an tin g   f u r t h er   in v esti g atio n .   He n ce ,   c o n tin u o u s   m o n it o r in g   an d   ad a p tiv c o n tr o l   o f   d is ch ar g e   b e h av io r   ar cr u cial  f o r   s y s tem   o p tim iz atio 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       P erfo r ma n ce   o p timiz a tio n   o f h yb r id   r en ewa b le  en erg s ystems   w ith   …  ( Olu mu yiw a   A jib o la   A w o n iyi)   1391       Fig u r 6 .   Dis ch ar g e   cu r r e n t a n d   s tate  o f   ch ar g e       3 . 1 .     E nerg y   ef f iciency   a nd   co s t   s a v ing s   E n er g y   e f f icien cy   is   o n o f   th m o s cr itical  f ac to r s   in   o p ti m izin g   HR E S.  T h s tu d y   f o u n d   th at  th e   GW O - b ased   o p tim izatio n   m eth o d ,   wh e n   co u p led   with   ac c u r ate  f o r ec asti n g ,   s ig n if ican tl y   im p r o v ed   en e r g y   ef f icien cy   co m p ar ed   to   c o n v e n tio n al  en er g y   m an a g em en s tr ateg ies.  B y   u s in g   p r ed ictiv m o d els  to   an ticip ate   f u tu r lo ad   a n d   ir r a d ian ce ,   th s y s tem   was  ab le  to   f in e - tu n th en er g y   s to r ag an d   g e n er atio n   p r o ce s s es,   r ed u cin g   waste  an d   en h an ci n g   th o v er all  p er f o r m an ce   o f   th HR E S.   T h ap p licatio n   o f   th o p tim izatio n   tech n iq u r esu lted   in   a   n o tic ea b le  r ed u ctio n   in   en er g y   co s ts .   T h is   co s t - s av in g   p o ten tia is   cr u cial  f o r   th e   ec o n o m ic  s u s tain ab ilit y   o f   H R E S,  esp ec ially   in   r eg io n s   with   h ig h   e n er g y   p r ices  o r   wh er g r i d   ac ce s s   is   lim ited   o r   ex p en s iv e.   B y   o p tim izin g   th u s o f   lo ca r e n ew ab le  r eso u r ce s   an d   en er g y   s to r ag e,   th s y s tem   is   less   r elian o n   ex p en s iv g r i d   p o wer   an d   n o n - r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   th u s   im p r o v in g   th f in a n cial   f ea s ib ilit y   o f   th en er g y   s y s te m .   T h q u a n titativ p er f o r m an ce   r esu lts   in   Fig u r 7   clea r ly   d em o n s tr ate  th at  th p r o p o s ed   GW O - p r ed ictiv o p tim izatio n   m o d el  o u tp er f o r m ed   th b e n ch m a r k   alg o r ith m s   ac r o s s   all  m etr ics.  T h m o d el  ac h iev ed   t h lo w est  f o r ec asti n g   er r o r s ,   with   a   MA E   o f   0 . 1 1   an d   R MSE   o f   0 . 1 5 ,   r ep r esen tin g   n ea r ly   5 0 im p r o v em e n o v e r   PS an d   DE .   T h is   co n f ir m s   its   s u p er io r   p r ed ictio n o p tim izatio n   s y n er g y   in   ac cu r ately   m atch in g   lo a d   an d   g en e r atio n   p r o f iles .   I n   ter m s   o f   en er g y   u tili za tio n ,   th e   s y s tem   ef f icien cy   r ea ch ed   9 7 . 6 %,  s u r p ass in g   PS ( 9 2 . 1 %)  an d   DE   ( 9 3 . 0 %),   o win g   to   GW O’ s   ad a p tiv ex p l o r atio n ex p lo itatio n   m ec h a n is m   th at  m in im izes  tr an s m is s io n   lo s s e s   an d   cu r tailm en t.   E co n o m ically ,   GW d eliv er ed   a   3 1 . 2 r ed u ctio n   in   to tal  o p e r atin g   co s t,  co m p ar ed   with   2 0 2 2 f o r   th o th er   alg o r ith m s ,   b y   o p tim ally   s ch ed u lin g   r e n ewa b le  an d   s to r ag r eso u r ce s   to   r ed u c g r id   d ep e n d en ce   d u r i n g   p ea k - tar if f   h o u r s .   E n v ir o n m en tally ,   it  ac h iev ed   2 6 . 8 C O₂  em is s io n   r ed u ctio n ,   h ig h lig h tin g   im p r o v ed   r en ewa b le  p en etr atio n   an d   r e d u ce d   f o s s il  g en er ato r   o p er atio n .   M o r eo v er ,   th G W O - p r ed ictiv f r am ew o r k   e x h ib ited   t h f astes co n v er g en ce ,   c o m p letin g   o p ti m izatio n   in   3 . 1 2   s ,   ab o u 4 0 f aster   th an   PS an d   DE .   Ov er all,   th ese  m etr ics   co n f ir m   th at  GW O - p r ed ictiv e   o f f er s   b alan ce d ,   h ig h - p er f o r m an ce   s o lu tio n   f o r   r ea l - tim h y b r id   r en ewa b l e   en er g y   m an ag em e n t,  p r o v id in g   en h an ce d   ac cu r ac y ,   ec o n o m i s av in g s ,   em is s io n   r ed u ctio n ,   an d   co m p u tatio n al   ef f icien cy   ess en tial  f o r   in tellig en m icr o g r id   c o n tr o an d   s u s tain ab le  p o wer   s y s tem   o p er at io n .   Fig u r e   8   s h o ws   s ea s o n al  tim s er ies,  an d   Fig u r 9   s h o ws m o n th ly   en e r g y   p r o d u ctio n .     3 . 2   I nfe re nce   T h p r o p o s ed   m o d el  is   n o v el   co m p ar ed   t o   ex is tin g   GW O - b ased   HR E f r am ewo r k s   b y   i n teg r atin g   r ea l - tim lo ad   an d   ir r ad ia n ce   f o r ec asti n g   with   m u lti - o b jectiv o p tim izatio n   tar g etin g   b o t h   co s an d   em is s io n s .   Un lik co n v en tio n al   GW ap p r o ac h es  th at  p er f o r m   o f f lin o r   s tatic  o p tim izatio n   u s in g   h is to r ical  d ata,   th e   p r o p o s ed   s y s tem   o p e r ates  in   f o r ec ast - awa r e,   r o llin g - h o r izo n   m o d e,   d y n am ically   ad ap tin g   co n tr o a n d   d is p atch   d ec is io n s .   I t   also   in c o r p o r ates  f o r ec ast  u n ce r tain ty   m o d elin g   an d   c o m p u tatio n al  en h an ce m e n ts   s u ch   as  war m - s tar an d   ad ap tiv p o p u latio n   u p d ates  to   en s u r r ea l - tim f ea s ib ilit y .   T h is   s y n er g y   en a b les  r o b u s t,   s u s tain ab le,   an d   co s t - ef f icien t   o p er atio n ,   s u r p ass in g   tr ad itio n al  GW m o d els  lim ited   t o   d et er m in is tic,   s in g le - o b jectiv e,   o r   n o n - ad a p tiv o p tim izatio n .   T h p r o p o s ed   f o r ec ast - awa r m u lti - o b jectiv e   GW O   f r am ewo r k   s u r p ass es  p r io r   f o r ec ast - in te g r ated   m eth o d s   b y   en a b lin g   f u lly   r ea l - tim e,   a d ap tiv e   o p tim izatio n   th at  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.