I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   4 A u g u s t   20 2 6 ,   p p .   1 7 2 4 ~ 1 7 3 4   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 4 . pp 1 7 2 4 - 1 7 3 4        1724       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   The life - co st cycle - ba sed sizing  of  c o mplem entary  en ergy   sto ra g e t echno lo g ies in  DC   micro g r ids       Duny a   Sh .   Wa is ,   H ud a   A.   A bb o o d,  Ra dh i Sehe n Is s a   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   M u st a n s i r i y a h   U n i v e r si t y ,   B a g h d a d ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 3 ,   2 0 2 6   R ev is ed   Ma y   2 1 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 2 2 ,   2 0 2 6       Hy b ri d   e n e r g y   sto ra g e   sy ste m   ( HES S c o n fi g u ra ti o n s   h a v e   t h e   p o ten ti a t o   m it ig a te  t h e   d e tr ime n tal  e ffe c ts  o f   p h o t o v o lt a ic p o we r   g e n e ra ti o n   o s c il latio n s   o n   DC  m icro g r id   sa fe ty   a n d   re li a b il it y .   Th e   e c o n o m ic  e fficie n c y   o HES S   c a n   b e   imp r o v e d   th r o u g h   t h e   u ti li z a ti o n   o b a tt e ries   a n d   th e ir  c o m p lem e n tary   a tt rib u tes   th r o u g h   a n   e n e rg y   m a n a g e m e n stra teg y .   Th is   will   a ll o fo r   t h e   fu ll   u ti li z a ti o n   o th e   b e n e fi ts  o f   su p e rc o n d u c ti n g   m a g n e ti c   e n e r g y   sto ra g e   (S M ES ) ,   su c h   a h i g h   e fficie n c y ,   l o ss les e n e rg y   st o ra g e ,   e le v a ted   p o we r   d e n sity ,   a n d   ra p i d   re sp o n se .   Th e   b a tt e ry - S M ES   HES S   is  su b jec to   a   li fe   c y c le  c o st  (LCC)   m o d e l,   a lo n g   with   it a ss o c iate d   c o n stra i n ts .   S y ste m   e x p e n d it u re c a n   b e   d ra stica ll y   c u b y   o p ti m izi n g   th e   HES S   c a p a c it y   lay o u t.   Th e   g o a f u n c ti o n   is  th e   lo we st  L CC,  p re su m i n g   th a t   th e   p o we d e m a n d o f   th e   sy ste m   a re   m e t.   P a rti c le  s wa rm   o p ti m iza ti o n   tak e a c c e le ra ti o n   i n t o   a c c o u n w h e n   d e sig n in g   th e   c a p a c it y   o t h e   sy ste m .   In   o r d e t o   p ro v e   th a t   t h e   su g g e ste d   m e th o d   o c o n fi g u ri n g   c a p a c it y   wo rk s ,   a   m icro g rid   m o d e is   c re a ted   a n d   tes ted   u sin g   n u m e rica d a ta .   K ey w o r d s :   B atter y   C o n f ig u r atio n   o f   ca p ac ity   DC   m icr o g r id   Hy b r id   en e r g y   s to r a g s y s tem   Ph o to v o ltaic  s y s tem   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 :   Du n y Sh .   W ais   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Mu s tan s ir iy ah   Un iv e r s ity   B ag h d ad ,   I r aq   E m ail:  d u n y a. s h . wais@ u o m u s tan s ir iy ah . ed u . i q       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ca r b o n   an d   s u lf u r   o x id p o llu tio n   p r o b lem s   ar g ettin g   wo r s s in ce   f o s s il f u els ar b ein g   u s ed   s o   m u ch .   Key   c o n ce r n s   in   th e   ev o lu tio n   o f   th w o r ld ' s   elec tr ical  g r id   n o w   ce n ter   o n   th d is co v er y   an d   im p lem en tatio n   o f   n ew  en er g y   s o u r ce s   an d   th e   im p r o v em en o f   th ef f icien cy   e x is tin g   r en ewa b le  e n er g y   s o u r ce s   [ 1 ] T h e r ar e   lo t   o f   th in g s   im p ac tin g   th g lo b al  en er g y   m ar k et  r ig h n o w,   s u ch   h o w   f ast  th e   en v ir o n m en is   g ettin g   wo r s e,   h o q u ick ly   f o s s il  f u els  ar b ein g   d ep leted ,   a n d   h o p o o r   th q u ality   o f   th e   wo r ld ' s   n atu r al  r eso u r ce s   is   g ettin g   [ 2 ] I n   a n   ef f o r to   wea n   th em s elv es  o f f   co n v en tio n al  f o s s il  f u els,  s ev er al  n atio n s   ar n o s co u r in g   th e   g lo b f o r   r en ewa b le   en er g y   s o u r ce s   to   r ep lace   o r   au g m e n th eir   cu r r en e n er g y   in f r astru ctu r [ 3 ] I n   t h is   m o d er n   co n tex t,  s cien tis ts   f r o m   all  ar o u n d   th wo r ld   h av c o m to g eth er   to   s tu d y   r en ewa b le  en e r g y ,   its   g e n er ati o n   a n d   c o n s u m p ti o n .   T h e   s tab ilit y   o f   t h s y s tem   an d   t h r eli ab ilit y   o f   th p o wer   g r id ' s   s u p p ly   ar b o th   af f ec ted   b y   e n v ir o n m en tal  f ac to r s   in   p h o to v o ltaic  p o wer   p r o d u ctio n .   T h ese  f ac to r s   also   im p ac s o lar   e n er g y ,   wh ic h   is   o n e   ex am p le  o f   a   n ew   en er g y   s o u r ce   [ 4 ] Mic r o g r i d   e n er g y   s to r ag e   s y s tem s   r eq u ir m o r e   f lex ib le   co n tr o m eth o d s   to   s tab ilize  o p er atio n s ,   en h an ce   p o wer   q u ality ,   an d   less en   th ef f ec t   o f   p o wer   f l u ctu atio n s   [ 5 ] T h n ec ess ity   to   en h an ce   p er f o r m a n ce ,   s m o o t h   en e r g y   s win g s ,   ass u r r eliab le  g r id   o p er atio n ,   an d   m in im ize  co s ts   h as  r ec en tly   s h if ted   th f o cu s   o f   r esear c h   to war d   h y b r id   e n er g y   s to r a g s y s tem   ( HE SS )   as it p er tain s   to   DC   m icr o g r id s   [ 6 ] .   T h er h as  b ee n   h u g u p ti ck   in   r esear ch   o n   HE SS   f o r   DC   m icr o g r id s   in   th p ast  f ew  y ea r s .   R esear ch er s   ar p ar ticu lar ly   in ter ested   in   f in d in g   wa y s   to   b o o s p er f o r m a n ce ,   r ed u ce   co s ts ,   g u ar an tee  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Th life - co s t c yc le - b a s ed   s iz in g   o f c o mp leme n t a r en erg s to r a g tech n o lo g ies  …  ( Du n y a   S h .   Wa is )   1725   d ep en d a b le  g r i d   o p er atio n ,   an d   ev en   o u e n er g y   f lu ct u atio n s   [ 7 ] L ev el  o f   tech n o lo g ical  a d v an ce m en t,   en er g y   d en s ity ,   lo n g ev ity ,   s ec u r ity ,   an d   p er s is ten ce .   R esear ch er s   h av s o   s tar ted   to   ze r o   in   o n   h ea ted   elem en s to r ag ( HE S).   T h ey   in clu d e   s u p er co n d u ctin g   m ag n etic  en er g y   s to r ag ( SME S) ,   wh ic h   is   n o tab le  f o r   its   n ea r - ze r o   lo s s es,  l ig h tn in g - f ast  r esp o n s tim e,   an d   ex ce p tio n al  ef f ici en cy .   W h en   co m b in e d   with   b atter y   to   f o r m   b atter y - SME HE SS ,   b o th   co m p o n e n ts   ca n   b u s ed   to   th eir   m ax im u m   p o ten tial,  lead in g   to   win - win   r esu lts .   R eliab ilit y   o f   r en ewa b le  en er g y   p o wer   o u tp u an d   p o wer   s y s tem   s af ety   ar b o th   s ig n if ic an tly   im p r o v e d   b y   SME S e n er g y   s to r ag e.   T h s tab ilit y   o f   th e   DC   b u s   v o ltag d e p en d s   o n   th e f f ec tiv an d   ac c u r ate  r e g u latio n   o f   HE SS .   C u r r en tly ,   th e r a r a   f ew  in v esti g atio n s   o n   th is   m atter .   T o   estab lis h   an   ap p r o p r iate   d is tr ib u tio n   o f   p o wer   b etwe en   th b atter y   an d   SME S,  [ 8 ]   p r o p o s es  p o wer - b a lan cin g   co n tr o ap p r o ac h   b ased   o n   h ier a r ch ical   co n tr o th e o r y .   T h is   m eth o d   u tili ze s   f u zz y   co n tr o an d   g e n etic  alg o r ith m ,   a n d   it  is   b ased   o n   an   ex am in atio n   o f   th p o wer   s y s tem ' s   s tr u c tu r an d   f u n d am en tal  co m p o n en ts .   T o   a d d r ess   in ter m itt en f lu ctu atio n s   in   d is tr ib u ted   s y s tem s ,   th a u th o r s   o f   [ 9 ]   u s a   co n tr o s tr a teg y   th at  c o m b in es  a   p r o p o r tio n al - in teg r al  ( PI)   co n tr o ller   with   r ea l - tim b u s - v o ltag PI  co n tr o l.  T h is   allo ws  th g en er atio n   o f   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( PW M)   s ig n al,   th s ep ar atio n   o f   th b atter y   an d   SME S,  an d   th s u b s eq u en d y n am ic  c o m p en s atio n   o f   th e   s y s tem ' s   d is tr ib u ted   m icr o - s o u r ce s .   An   ex citatio n   m eth o d   b ased   o n   s u p e r co n d u ctin g   en er g y   s to r a g is   s u g g ested   in   r ef er e n ce   [ 1 0 ]   to   en h an ce   th r ea ctiv p o wer   ca p ac ity   o f   d o u b ly   f ed   asy n c h r o n o u s   win d   tu r b in es   ( DFI Gs).   T h is   s etu p   m ig h h ar n ess   win d   en er g y   an d   s to r i f o r   later   u s e.   I n s u lated   g ate  b ip o lar   tr an s is to r s   ( I GB T s )   ar ab le  to   m in im ize  th h ar m f u ef f ec ts   o f   o v er h ea tin g   b y   lo wer in g   th e   m ax im u m   d e v ice   tem p er atu r e;  h o wev er ,   t h is   m ay   lead   to   a n   in cr ea s in   th e   f r e q u en cy   o f   f ailu r es.   Usi n g   SME S - b atter y   en er g y   s to r ag s y s tem   ( SME S - B E SS )   HE SS ,   Kaliy ap p an   et  a l.   [ 1 1 ]   wer e   ab le  to   h ar n ess   th p o wer   o f   wav es.   s tead y   s u p p ly   o f   elec tr icity   to   th g r id   o r   lo ad   m ay   b ac h iev ed   b y   u s in g   SME to   d am p en   p o we r   s y s tem   f lu ctu atio n s   at  h ig h   f r eq u en cies  an d   b atter ies  to   d a m p en   p o wer   s y s te m   v ar iatio n s   at  lo f r eq u en cies.   An   im p r o v e d   co n tr o m ec h a n is m   b ased   o n   th e   p o r t - co n tr o lled   Ham ilto n ian   ( PC H)   m o d was  s u g g ested   in   r ef er en ce   [ 1 2 ]   to   en h a n ce   th e   s y s tem 's  o u tp u p e r f o r m an ce ,   an d   a   Ham ilto n ia n   m o d el  was  co n s tr u cted   f o r   th SME S - b atter y   HE SS .   T o   en s u r ef f icien g r id - co n n ec ted   win d   p o wer   p r o d u ctio n ,   r esear c h er s   ex a m in ed   h ier a r ch ical  co n tr o s tr ateg ies  th at  in clu d ed   f u zz y   co n tr o l,  a d v an ce d   co n tr o l,  a n d   em p ir ical  m o d d ec o m p o s itio n .   B y   g r a d u ally   lin k in g   SME an d   b atter y   e n er g y   s to r ag e   u n its   o v er   tim e   an d   ac r o s s   v a r io u s   o p er atin g   s itu atio n s ,   r ef e r en ce   [ 1 3 ]   d y n am ically   co r r ec ts   f o r   p o wer   im b alan ce s   in   th e   s y s tem .   T h e   s im u latio n   r esu lts   d em o n s tr ate  th at   th e   h y b r id   en er g y   s to r a g d ev ice   g r ea tly   en h a n ce s   g r i d   v o ltag s tab ilit y ,   b u t it  d is r eg a r d s   th SME S' s   b u f f er in g   f u n c tio n   ag ain s t g r id   v o ltag v ar iat io n s .   T h is   wo r k   em p lo y s   HE SS   to   ad d r ess   im b alan ce d   p o wer   i n   p h o to v o ltaic  DC   m icr o g r id s ,   b u ild in g   o n   p r io r   r esear ch   in t o   SME S - B E SS - HE SS   in   m icr o g r id s   to   en h an ce   s y s tem   f u n ctio n ality   an d   lo n g ev ity   b y   b etter   lev er ag in g   th b en ef its   o f   b atter ies  an d   SME S.  T h ef f icien cy   an d   e f f ec tiv en ess   o f   v a r io u s   en er g y   s to r ag e   m eth o d s   v ar y   g r ea tly .   E n s u r i n g   s y s tem   s af ety   an d   s tab ilit y ,   an d   ac co u n tin g   f o r   t h ec o n o m ic  f u n ctio n i n g   o f   en er g y   s to r a g an d   m ic r o g r i d s ,   ar cr itical  co n s id er atio n s   wh en   s ettin g   th ca p ac ity   o f   en er g y   s to r ag e   s y s tem s .   T h er ar e   two   m ai n   t y p es  o f   cu r r en HE SS   ca p ac it y   co n f ig u r atio n s th o s t h at  s ee k   to   ac h iev e   co s t - ef f ec tiv en ess   in   th e   en er g y   s to r ag s y s tem   a n d   th o s th at   a ttem p to   g u ar an tee   p o we r   s u p p ly   s tab ilit y   [ 1 4 ] [ 1 5 ] H u   et  a l.   [ 1 6 ]   an d   Han   e a l.   [ 1 7 ]   s ee k s   th b est  s o lu ti o n   th at  s atis f ies  th s y s tem   cr i ter ia  b y   o p tim izin g   th m u lti - o b jectiv f u n ctio n   o f   HE SS   s y s tem   f o r   win d   an d   s o lar   p o wer   p r o d u ctio n   u s in g   an   ad ap tiv in er tia - weig h ted   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m .   T o   p r o v id co s t - b ased   HE SS   d esig n   p lan ,   T an   et  a l [ 1 8 ]   ex am in es  th L ag r an g ian   cu r v o f   en er g y   s to r ag co m p o n en ts   in   lig h o f   lo ad   ch ar ac ter is ti cs.  T o   ac co u n f o r   co m p lex   s itu atio n s ,   Yu an   et  a l.   [ 1 9 ]   p r o p o s es  m ec h an is m   f o r   allo ca tin g   ca p ac ity   to   t h ce n tr al  an d   s u b - m icr o g r id   en er g y   s to r ag s y s t em s   with in   m icr o g r i d   clu s ter .   Han   a el.   [ 2 0 ]   T ian   et  a l .   [ 2 1 ]   an   ass o ciate d   ca p ac ity   co n f ig u r atio n   m et h o d   is   in tr o d u c ed ,   an d   a   p o wer   m o d el  f o r   r ec o n f ig u r ab le  s y s tem - on - a - ch ip   ( R SOC )   is   d ev elo p ed   f o r   u s in   h y b r i d   r en ewa b le  en er g y   ( HR E )   s y s tem s .   Acc o r d in g   to   th r esu lts ,   th h y b r id   e n er g y   s y s tem   n o ticea b ly   r ed u ce s   p o wer   r ed u n d an c y   a n d   p o wer   d e f icit  o n ce   th e n er g y   s to r ag s y s tem   r e g u lates  it.  On way   to   m ak e   b etter   u s o f   r e n ewa b le  en e r g y   s o u r ce s   is   to   in co r p o r ate  h ea ted   s to r ag s y s tem   ( HE SS )   in to   DC   m icr o g r id s .   Ho wev er ,   m ajo r   is s u e   im p ac tin g   its   d ev elo p m en is   th co s o f   HE SS   a s   r esu lt,  we  n ee d   co n f ig u r atio n   s tr ateg y   th at  ca n   lo wer   HE SS   ex p en s es  with o u s ac r if icin g   s y s tem   r esp o n s iv en ess   r eq u ir em en ts .   Ho wev er ,   c o n f ig u r atio n   in co n s is ten cies  m ay   ar is f r o m   th p r ev i o u s ly   m e n tio n ed   c ap ac ity   co n f ig u r atio n   ap p r o ac h es,  wh ich   p r io r itize  r eliab le  s y s tem   o p er atio n .   T h i s   co u ld   lead   to   h i g h er   e n er g y   co n s u m p tio n ,   lo wer   e n er g y   ef f icien cy ,   an d   p o o r   ec o n o m ic  p er f o r m an ce   f o r   th s y s tem   as  wh o le .   T h er ef o r e,   it  is   cr u cial  to   f i n d   s u ita b le  HE SS   ca p ac ity   d esig n s   th at  k ee p   th s y s tem   r u n n in g   well  wh ile  r ed u cin g   e x p en s es  an d   i n cr ea s in g   ec o n o m ic  ef f icien cy .   J u s f ew  tech n iq u es  ex is f o r   co n f ig u r in g   ca p ac ity   at  th m o m e n t,  an d   th at  in cl u d es  SME S ,   wh ich   is   an   en er g y   s to r ag tech n o lo g y   ch a r ac ter i ze d   b y   h ig h   ef f icien c y ,   r ap i d   r esp o n s tim e,   an d   n ea r ly   ze r o   en er g y   lo s s .   T h is   s tu d y   p r o v id es e v id e n ce   f o r   th en g in ee r in g   im p lem e n tatio n   o f   HE SS ,   in clu d in g   SME S.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2088 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 2 4 - 1734   1726   2.   H E SS   CAP A CI T CO NF I G URATI O ST R AT E G Y     2 . 1 .    P ho t o v o lt a ic  DC  m icr o g rid sy s t em   s t ruct ure   ty p ical  p h o to v o ltaic  DC   m icr o g r id   s y s tem   s tr u ctu r with   h y b r id   e n er g y   s to r ag i s   s h o wn   in     Fig u r 1 .   T h p h o t o v o ltaic  p o wer   g en er atio n   m o d u les  ar co n n ec ted   to   t h DC   b u s   v ia  B o o s cir cu it.  T h e   in cr em en tal  c o n d u ctan ce   m et h o d   in   th e   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT)   co n tr o l   s tr ateg y   is   u s ed   to   im p r o v e   s o lar   e n er g y   u tili za tio n ,   a n d   c o n s tan v o ltag c o n tr o ca n   also   b s witch ed .   T o   a ch iev b i d ir ec tio n al   en er g y   f lo w,   th b atter y   an d   SME ar co n n ec ted   to   th DC   b u s   v ia   b id ir ec tio n al  DC /D C   co n v er ter s .   Simu ltan eo u s ly ,   DC   lo ad s   ar co n n ec ted   to   t h DC   b u s   v ia  DC /D C   co n v er ter s ,   wh ile  AC   lo ad s   ar co n n ec te d   v ia  DC /AC   co n v er ter s .   T h s eq u en ce   o f   lo ad   s h ed d in g   is   d et er m in ed   b y   th s ig n if ica n ce   o f   th lo ad .   Fig u r 1   s h o ws  th at  P PV   r ep r esen ts   th p h o to v o ltaic  u n it' s   o u tp u p o wer .   bat     an d   P SC   r ep r esen th ab s o r b ed   an d   o u tp u t   p o we r   o f   th lith iu m   b atter y   an d   SME S,   r esp ec tiv ely ,   wh ile  P HESS   d en o tes  th o u tp u t   an d   ab s o r b ed   p o wer   o f   t h HE SS .   P Load   s p ec if ies th lo ad   p o wer .   T h er is   b alan ce d   r elatio n s h ip   in   th allo ca tio n   o f   p o wer   am o n g   th u n its ,   p ar t icu lar ly .     L o ad PV = b at + SC   ( 1 )     HE S S = b at + SC   ( 2 )     B o th   th o u tp u t a n d   t h ab s o r p tio n   d eter m i n wh eth er   bat     an d   P SC   ar p o s itiv o r   n e g ativ i n   th eq u atio n .             Fig u r 1 .   DC   m icr o g r id   ar c h itectu r e       2 . 2 .    P r o po s ed  ener g y   ma na g em ent   s t ra t eg y   I n   th p r o p o s ed   s y s tem ,   th p o wer   s h ar in g   b etwe en   th b atter y   an d   SME is   b ased   o n   f r eq u en c y   d ec o m p o s itio n   o f   th e   p o wer   f lu ctu atio n s .   T h e   SME is   r es p o n s ib le  f o r   c o m p e n s atin g   h i g h - f r e q u en c y   p o wer   v ar iatio n s   d u t o   its   f ast  d y n a m ic  r esp o n s an d   h ig h - p o wer   d en s ity .   I n   c o n tr ast,  th b atter y   is   u s ed   to   h a n d le  lo w - f r eq u e n cy   co m p o n en ts   a n d   lo n g - ter m   en er g y   b alan cin g   d u to   its   h ig h   en er g y   d en s ity .   T h is   co o r d in ate d   s tr ateg y   im p r o v es sy s tem   s tab ilit y ,   r ed u ce s   b atter y   s tr ess ,   an d   en h a n ce s   th o v e r all  life tim o f   th HE SS .     2 . 3 .    O bje c t iv f un ct io n   Ob s er v in g   th DC   b u s   v o ltag is   th s o le  way   to   ascer tain   th DC   m icr o g r id ' s   p o wer   b al an ce   [ 2 2 ] [ 2 3 ] Sin ce   s o lar   p o wer   o u tp u is   af f ec ted   b y   v ar ia b les  lik tem p er atu r an d   s u n s h in e,   i n   ad d itio n   to   c h an g es   in   m icr o g r id   d em an d ,   th s y s tem   v o ltag b ec o m es  u n p r e d ic tab le.   I m p r o v in g   p o wer   s tab ilit y ,   r eliab ilit y ,   an d   q u ality   f o r   u s in   ac tu al  ap p l icatio n s   is n ' an   ea s y   f ea t   [ 2 4 ] .   Fo r   th p h o t o v o ltaic  s y s tem   to   f u n ctio n   m o r e   r eliab ly ,   an   en e r g y   s to r ag e   s y s tem   is   r eq u ir ed   to   r eg u late   a n d   s u s tain   p o wer   b alan ce   as  well  as  b u s   v o ltag e   s tab ilit y .   T h life   cy cle  co s t   ( L C C )   is   th o b jectiv f u n c tio n   o f   HE SS .   I in clu d es  all   eq u ip m e n t - r elate d   ex p en s es  ac r o s s   its   life tim e,   f r o m   d esig n   t h r o u g h   p r o d u ctio n ,   in s tallatio n ,   co m m is s io n in g ,   m ain ten a n ce ,   an d   d is p o s al   [ 2 5 ] [ 2 6 ] .   T h e   L C C   in   th is   s tu d y   in clu d es  th r ee   m ain   co m p o n en ts i)   ca p ital  co s t,  wh ich   r ep r esen ts   th in itial  in v estme n co s t,  ii)  r ep lace m en co s t,  wh ich   ac co u n ts   f o r   co m p o n en d e g r ad atio n   o v er   tim e,   an d   iii)   m ain ten an ce   co s t,  wh ich   in clu d es o p er atio n al  a n d   s er v icin g   ex p en s es th r o u g h o u t th s y s tem   life tim e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Th life - co s t c yc le - b a s ed   s iz in g   o f c o mp leme n t a r en erg s to r a g tech n o lo g ies  …  ( Du n y a   S h .   Wa is )   1727   I is   n ec ess ar y   to   d e v elo p   a n   o b jectiv f u n ctio n   th at  in c o r p o r ates  in s tallatio n ,   r ep lace m en t,  an d   m ain ten an ce   co s ts   to   r ed u ce   H E SS   co s ts .   T o   in s tall th eq u ip m en t,  th co s t o f   in s tallatio n   is :     0 = bp b + bc b + SCp SC + SCc SC   ( 3 )     I n   th f o r m u la:    an d     ar th r ated   p o wer   an d   r ated   ca p ac it y   o f   th e   b atter y    an d      ar th r ated   p o wer   an d   r ated   ca p ac ity   o f   t h SME S;     an d      ar th e   u n it  p r ice  p er   u n it  p o wer   an d   u n it  p r ice  p er   u n it  ca p ac ity   o f   th b atter y SCp   an d   SCc   a r th u n it  p r ice  p er   u n it  p o we r   an d   u n it  p r ice  p er   u n it  ca p ac ity   o f   th e   SME S.   T h eq u ip m en t r e p lace m en t c o s t is:     1 = b ( bp b + bc b ) + SC ( SCp SC + SCe SC )   ( 4 )     I n   th f o r m u la,   b   an d   SC   ar th eq u ip m en r ep lace m en co ef f icien ts   f o r   th b atter y   an d   SME S,  r esp ec tiv ely .   Gen er ally ,   SME S c an   b co n s id er ed   to   h av SC   =   0 .   T h e q u ip m e n t m ain ten a n c co s t is:     2 = ( b b + SC SC )   ( 5 )     I n   th f o r m u la:  b   an d   SC   ar th m ain ten an ce   f ac to r s   f o r   th b atter y   an d   SME S,  r esp ec tiv e ly .     is   th eq u ip m en o p er atin g   tim e.   T h o b jectiv f u n ctio n   o f   HE SS   is   to   m in im ize  co s t,  i.e .     = min ( 0 + 1 + 2 )   ( 6 )     T h b atter y ' s   r ated   an d   m in im u m   en er g y   s to r ag e   ca p ac ities   ar e:     bn = b b b 10 6   ( 7 )     b = b b b ( 1 0 D ) 10 6   ( 8 )     I n   th f o r m u la:        is   th r ated   v o ltag o f   th b atter y    is   th m ax im u m   d e p th   o f   d is ch ar g e.   T h r ated   an d   m in im u m   en e r g y   s to r a g o f   SME is :     SCn = 0 . 5 SC SC SC 2 3 . 6 × 10 9   ( 9 )     SC = 0 . 5 SC SC SC 2 ( 1 OD ) 3 . 6 × 10 9   ( 1 0 )     2 . 4 .    Co ns t ra ints   T h o p tim izatio n   p r o b lem   aim s   to   m in im ize   th e   L C C   s u b ject  to   s ev er al   co n s tr ain ts ,   in clu d in g   p o we r   b alan ce ,   en e r g y   s to r ag e   lim its ,   an d   s y s tem   r eliab ilit y .   T h L PS P   is   u s ed   as  r eliab ilit y   in d icato r   an d   is   co n s tr ain ed   to   r em ai n   b elo a   p r ed ef in e d   th r esh o ld .   T h lo a d   d ef icit r ate  o f   m icr o g r id   is   d ef in ed   as th r atio   o f   th lo a d   d ef icit to   t h to tal  l o ad   d em a n d .     SCn = 0 . 5 SC SC SC 2 3 . 6 × 10 9   ( 11 )     Δ = PV ( ) c L ( )   ( 1 2 )     I n   th f o r m u la,   E PV   ( k an d   L   ( k )   r ep r esen t h p h o to v o ltaic  p o wer   g e n er atio n   an d   lo ad   p o wer   co n s u m p tio n   at  tim ,   r esp ec tiv ely .     I s   th in v er ter ' s   p o wer - co n v e r s io n   ef f icien cy .   W h en   t h p h o t o v o ltaic  p o wer   g en er atio n   m ee ts   th lo ad   d e m an d ,    0 ,   an d   th en e r g y   s to r a g s y s tem   is   ch ar g ed .   T h ch a r g in g   am o u n o f   th b atter y   an d   SME S is :     { b ( ) = b ( 1 ) + bc ( ) bc SC ( ) = SC ( 1 ) + SCc ( ) SC   ( 13 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2088 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 2 4 - 1734   1728   I n   th f o r m u la:     an d      a r th ch ar g i n g   ef f icien cies  o f   SME an d   b atter ies,  r esp ec tiv ely .   W h en   p h o to v o ltaic  p o wer   g en e r atio n   ca n n o m ee th e   lo ad   d e m an d ,    < 0 ,   an d   th e n er g y   s to r ag s y s tem   d is ch ar g es,  with   d is ch ar g e   a m o u n o f :     { b ( ) = b ( 1 ) bd ( ) bd SC ( ) = SC ( 1 ) S Cd ( ) SC   ( 1 4 )     I n   th f o r m u la:     an d      ar th d i s ch ar g ef f icien cies  o f   th b atter y   an d   SME S,  r esp ec tiv ely .   T h u n d er - p o wer   lo ad   r ate  is   o n o f   th c h ar ac ter is tics   th at  r ef lect  th r eliab ilit y   o f   th p o wer   s u p p ly   s y s tem .   T h er ef o r e,   th lo ad   u n d e r - p o we r   r ate  m u s b lim ited   to   a   s p ec if ic  r an g to   e n s u r th e   s tab ilit y   o f   th p o wer   s u p p ly   s y s tem .     L PS P L PS P    ( 1 5 )     I n   th e   f o r m u la,   L PS P    is   th e   m ax i m u m   allo wab le   lo ad   d e f icit  r ate  o f   th e   s y s tem .   T h e   en er g y   s to r a g e   co n s tr ain ts   o f   th e n er g y   s to r a g s y s tem   ar e:     b < b ( ) < bn SC < SC ( ) < SCn   ( 1 6 )     2 . 5 .    Ca pa ci t y   co nfig ura t io m et ho d   T h o p tim al  d esig n   f o r   ca p a city   allo ca tio n   o u tp er f o r m s   o th er   in tellig en alg o r ith m s   in   ter m s   o f   s im p licity ,   s tab ilit y ,   ac cu r ac y ,   an d   f ast  co n v e r g en ce .   T o   im p r o v t h co n v er g en ce   p er f o r m a n ce   o f   th e   s tan d ar d   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m ,   a n   in e r tial  weig h ω   is   in tr o d u ce d   in to   th v elo city   ev o lu tio n   eq u atio n   [ 2 7 ] [ 2 8 ] .   T h v el o city   f o r m u la  o f   th p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   with   th in er tial  weig h t f ac to r   is :     id k + 1 = id k + 1 1 ( id k id k ) + 2 2 ( gd k id k )   ( 1 7 )     =    ( 18 )     I n   th e   f o r m u la:      is   th p ar ticle   v elo city ;   1 an d   2   ar ac ce le r atio n   f ac to r s ;   1   an d   2   ar e   r a n d o m   n u m b er s   b etwe en   [ 0 ,   1 ] .   Sin ce   th e   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   is   p o p u latio n - b ased   s ea r ch ,   f in d i n g   t h e   g lo b al  o p tim u m   r e q u ir es c h ec k in g   ev e r y   p o in t in   th e   p o p u la tio n ,   wh ich   s lo ws co n v e r g en c [ 2 9 ] [ 3 0 ] .   Usi n g   an   ac ce ler atio n   f ac to r   in   th in itial  s ea r ch   d is tr ib u tes   p ar ticles  r ap id ly   th r o u g h o u t h s ea r ch   s p ac e,   in cr ea s in g   p a r ticle  d iv e r s ity   an d   s p ee d in g   u p   th s ea r ch   f o r   t h o p tim al  p o in t.     1 = 1 s + ( 1 e 1 s ) /    ( 19 )     2 = 2 s + ( 2 e 2 s ) /    ( 2 0 )     I n   th e   f o r m u la,   1   an d   2   ar th e   f i n al  v alu es  o f   1   an d   2 ,   r esp ec tiv e ly 1   an d   2   ar th e   in itial  v alu es  o f   1 an d   2 ,   r esp ec tiv ely   is   th cu r r en t iter atio n   n u m b er ;   a n d      is   th m ax im u m   iter atio n   n u m b er .       3.   SI M UL A T I O R E S UL T AND  ANA L YS I S   Fig u r 2   s h o ws  th a n n u al   p h o to v o ltaic  p o wer   g e n er atio n   a n d   lo ad   co n s u m p tio n   in   p a r ticu lar   ar ea .   T h in v er ter   e f f icien cy     it  is   s et  to   0 . 9 5 ,   an d   t h s y s tem   p o wer   s h o r tag r ate  is   0 . 0 5 .   HE SS   p ar am eter s   ar s h o wn   in   T ab le  1 .     3 . 1 .    Co nv ent i o na l pa rt icle  s wa rm   o pti m iza t io n a lg o rit h m   T h er will  b two   g e n er atio n s .   1 = 2 =2 ,   a   m ax im u m   o f   5 0 0   g e n er atio n s ,   a n d   p o p u latio n   s i ze   o f   1 0 0 .   As  s h o wn   in   Fig u r 3 ,   t h co n v e n tio n al  p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ap p r o ac h   was  u s ed   to   c o n f ig u r t h HE SS   ca p ac ity .   Simu latio n   r e s u lts   in d icate   th at  th e   s tan d ar d   p ar ticle   s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   r e q u ir es  ap p r o x im ately   1 8 0   g en er atio n s   to   id en tify   th o p tim al  s o lu t io n .   T a b le  2   p r esen ts   th r esu lts   o f   th ca p ac ity   co n f ig u r atio n   o b tain ed   th r o u g h   th s tan d ar d   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m .   I n   p r ac tical  m icr o g r id   ap p licatio n s ,   th L PS P   v al u b elo 0 . 0 5   is   g en er ally   c o n s id er ed   a cc ep tab le.   T h e   o b tain e d   r esu lt s   in   th is   s tu d y   s atis f y   th is   r eq u ir em en t,  in d icatin g   r eliab le  s y s tem   p er f o r m a n ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Th life - co s t c yc le - b a s ed   s iz in g   o f c o mp leme n t a r en erg s to r a g tech n o lo g ies  …  ( Du n y a   S h .   Wa is )   1729       Fig u r 2 .   Ph o t o v o ltaic  p o wer   g en er atio n   a n d   c o n s u m p tio n       T ab le  1 .   HE SS   p ar am eter s   I t e m   S t o r a g e   B a t t e r y   S M ES   R a t e d   v o l t a g e /V   2 0 0   1   2 0 0   R a t e d   c a p a c i t y / ( A h)   5 0 . 0   2 . 5   C h a r g i n g   e f f i c i e n c y   0 . 8 0   0 . 9 9   D i sch a r g i n g   e f f i c i e n c y   0 . 8 0   0 . 9 9   D e p t h   o f   d i s c h a r g e   0 . 8     O p e r a t i n g   f a c t o r   0 . 1 0   0 . 0 1   M a i n t e n a n c e   f a c t o r   0 . 0 2     C y c l e   c o u n t   1   5 0 0     P r o c e ss i n g   f a c t o r   0 . 0 8   0 . 0 2           Fig u r 3 .   R esu lts   u s in g   th s tan d ar d   p ar ticle  s war m   o p tim iza tio n   alg o r ith m       T ab le  2 .   C ap ac ity   co n f ig u r atio n   r esu lts   o f   th s tan d a r d   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   O p t i mi z e   P a r a me t e r s   C o n f i g u r a t i o n   R e s u l t s   B a t t e r y   3 8 8 , 6 4 0   k W h   S M ES   4 1 , 3 6 0   k W h   f   L P SP   0 . 0 3 6   1   M i n i m u m   C o st /   d o l l a r   ( $ )   2 3 8 . 8 4 3       3 . 2 .    An  a cc eler a t io n f a c t o m o del f o pa r t icle  s wa rm   o p t im iza t io n   PS is   s elec ted   d u to   its   s im p licity ,   f ast  co n v er g en ce ,   a n d   ab ilit y   to   h an d le  n o n lin ea r   o p t im izatio n   p r o b lem s .   Ho wev e r ,   to   o v er co m its   lim itatio n   o f   p r em atu r e   co n v er g en ce ,   a n   ac ce ler atio n   f ac to r   is   in tr o d u ce d   in   th is   s tu d y .   Fig u r 4   d is p lay s   th o u tco m es  o f   th p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   tec h n iq u e,   wh ich   u s es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2088 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 2 4 - 1734   1730   an   ac ce ler atio n   f ac to r   to   o p ti m ize  HE SS   ca p ac ity   d esig n .   W ith   an   ac ce ler atio n   f ac to r ,   th PS m eth o d   m ay   id en tify   th b est  s o lu tio n   in   a r o u n d   2 0   g en er atio n s ,   m u c h   q u ick er   th an   t h o r i g in al  ap p r o a ch   ( as  s h o wn   in   th e   p ictu r e) .   R esu lts   f o r   th ac ce le r atio n   f ac to r   an d   t h PS alg o r ith m ' s   ca p ac ity   s ettin g   ar s h o wn   in   T ab le  3 .           Fig u r 4 .   R esu lts   o f   th p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   with   ac ce ler atio n   f ac to r       T ab le  3 .   C ap ac ity   co n f ig u r atio n   r esu lts   o f   th p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   with   a cc eler atio n   f ac to r   O p t i mi z e   p a r a me t e r s   C o n f i g u r a t i o n   r e su l t s   B a t t e r y   3 4 8 , 4 7 0   k W h   S M ES   1 9 , 9 1 0   k W h   f   L P SP   0 . 0 3 6   0   M i n i m u m   C o st /   d o l l a r   ( $ )   2 1 3 . 2 5 1       Fro m   th ca p ac ity   co n f i g u r at io n   r esu lts ,   th is   m eth o d   ca n   also   r ed u ce   th L C C   o f   HE S S,  th er eb y   im p r o v in g   its   ec o n o m ic  ef f ici en cy .   As  th ac ce ler atio n   f ac to r s   in   th p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   Alg o r ith m   1   an d   2   ch an g e ,   th HE SS   co n f ig u r atio n   r esu lts   also   ch an g ac co r d in g l y .   T h ac ce ler a tio n   f ac to r s   ar ch an g ed   as f o llo ws,  wh ich   is   s h o wn   in   Fig u r 5   an d   Fig u r 6 W h en   1 2   an d   2 > 2 ,   th s im u latio n   r esu lts   ar s h o wn   in   Fig u r 5 .   W h en   1 > 2   an d   2 2 ,   th s im u latio n   r esu lts   ar s h o wn   in   Fig u r 6 .   T h ca p ac ity   co n f ig u r atio n   r esu lts   o f   th p a r ticle  s war m   alg o r ith m   with   c h an g ed   ac ce ler atio n   f ac t o r s   ar s h o wn   in   T ab le   4 .           Fig u r 5 .   T h ac ce ler atio n   f ac t o r s   in   th p a r ticle  s war m   o p ti m izatio n   alg o r ith m   1   an d   2     w h en   1 2   an d   2 > 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Th life - co s t c yc le - b a s ed   s iz in g   o f c o mp leme n t a r en erg s to r a g tech n o lo g ies  …  ( Du n y a   S h .   Wa is )   1731       Fig u r 6 T h ac ce ler atio n   f ac t o r s   in   th p a r ticle  s war m   o p ti m izatio n   alg o r ith m   1   an d   2     w h en   1 > 2   an d   2 2       T ab le  4 .   C ap ac ity   co n f ig u r atio n   r esu lts   o f   th p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   alg o r ith m   with   v ar y in g   ac ce ler atio n   f ac to r s   O p t i mi z e   p a r a me t e r s   1 2   a n d   2 > 2   1 > 2   a n d   2 2   B a t t e r y   3 3 6 , 5 8 0   k W h   3 3 6   5 8 0   S M ES   1 7 , 9 1 0   k W h   1 7   9 1 0   f   L P SP   0 . 0 3 6   1   0 . 0 3 6   1   M i n i m u m   C o st / d o l l a r   ( $ )   2 0 5 . 9 1 4   2 0 5 . 9 1 4       C o m p ar in g   th s im u latio n   r esu lts   ab o v e,   it  is   ea s y   to   s ee   th at  wh en   1 in cr ea s es  an d   2   d ec r ea s es,  th e   co n v er g en ce   s p ee d   is   f aster   th an   o th er   ac ce ler atio n   f ac to r s ,   an d   th o p tim al  p o in ca n   b f o u n d   m o r e   q u ick l y wh en   1   d ec r ea s es  an d   2   in cr ea s es,  th L C C   o f   HE SS   i s   th lo west.  T h s im ilar   r esu lts   in d icate   th at  th e   alg o r ith m   is   r o b u s t u n d er   d if f e r en t p ar am eter   s ettin g s     Simu latio n   s tu d ies  ar co n d u cted   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k .   T h p e r f o r m an ce   o f   th e   p r o p o s ed   m eth o d   is   co m p a r ed   with   th at   o f   co n v en tio n al  PS O.   Als o ,   r esu lts   s h o th at:   i co n v en tio n al  PS co n v er g es  in   ap p r o x im ately   1 8 0   iter atio n s ,   ii im p r o v ed   PS co n v er g e s   in   ap p r o x im ately   2 0   iter atio n s ,   an d   iii th to tal  s y s tem   co s i s   r ed u ce d   s ig n if ican tly   u s in g   th p r o p o s ed   m et h o d .   T h n o v elty   o f   th is   wo r k   lies   in   in teg r atin g   life   cy cle  c o s m o d elin g   with   an   im p r o v e d   PS alg o r ith m   u s in g   ac ce ler atio n   f ac to r s   to   ac h iev o p tim al  s izin g   o f   HE SS   with   en h an ce d   co n v e r g en ce   s p ee d   an d   r ed u ce d   co s t .       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   ex am in es  HE SS   co m p r is in g   s u p er c o n d u ct in g   m ag n etic  en er g y   s to r ag an d   its   ap p licatio n   in   p h o to v o ltaic  d i r ec cu r r en ( DC )   m icr o g r id s .   T h is   s tu d y   ex am in es  th ca p ac ity   co n f ig u r atio n   m eth o d   o f   th HE SS   f o r   b atte r y   en er g y   s to r ag e   s y s tem s   an d   s u p er co n d u ctin g   m ag n etic  en er g y   s to r ag e   with in   p h o to v o ltaic  DC   m icr o g r id s .   C o n f ig u r in g   th HE SS   ca p ac ity   in   b atter y - SME f o r   p h o to v o ltaic  DC   m icr o g r id s   is   d o n u s in g   th e   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   tech n iq u e.   W co m p u te  an   o b j ec tiv f u n ctio n   th at  ac co u n ts   f o r   th in s tallatio n ,   r ep lace m en t,  an d   m ain ten a n c co s ts   o f   p h o to v o ltaic  DC   m icr o g r id   HE SS   eq u ip m en d u r in g   its   wh o le  life   cy cle.   T h r estrictio n   is   b ased   o n   th l o ad   s h o r tf all  r ate,   m ea s u r o f   p o wer   s u p p ly   r eliab i lity .   T h u s o f   a n   ac ce ler atio n   f ac to r   en h a n ce s   co n v er g e n ce   in   th p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   tech n iq u e.   T h s u g g ested   ca p ac ity   co n f ig u r atio n   m eth o d   was  test ed   f o r   p r ac tica lity   an d   ef f icac y   v ia   th d ev elo p m e n o f   a   MA T L AB /S im u lin k   m o d el  an d   th ex ec u tio n   o f   s im u latio n   s tu d ies  u s in g   n u m er ical  ex am p les.   Acc eler atio n   f ac to r s   with in   d if f er e n r an g es  af f ec co n v er g e n ce   s p ee d   d if f er en tly ,   as  s h o wn   b y   co m p ar i n g   d if f e r en v al u es.   I n   a n y   ca s e,   th ey   all  b r in g   d o wn   s y s tem   co s ts   wh ile  s p ee d i n g   u p   co n v er g en ce .   T h lo wes L C C   o f   th e   s y s tem   o cc u r s   wh en   1 2   an d   2 >2 .   Ap p r o x im ately   1 3 . 8 lo wer   p er f o r m an ce   is   ac h iev ed   co m p a r ed   t o   th ca p ac ity   co n f ig u r atio n   r esu lts   o b tain e d   with   th tr ad itio n al  p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   tech n iq u e.     Su p er co n d u ctin g   en er g y   s to r a g s y s tem s   ca n   s u p p o r in ter m itten r en ewa b le   en er g y   s o u r ce s   with   h ig h   v a r iab ilit y ,   s u ch   as  win d   an d   s o lar   p o wer .   h ea ted   s h ield ed   en er g y   s to r ag e   s y s tem ,   co m p o s ed   o f   SME S   ( s ig n al - s ca le  ar r ay s ) ,   ca n   im p r o v t h g r id - co n n ec tio n   p e r f o r m a n ce   o f   n ew  en er g y   s o u r ce s   an d   en h an ce   p o wer   q u ality .   B y   ad j u s tin g   it s   ca p ac ity ,   t h c o s o f   u s in g   e n er g y   s to r ag e   in   SME ar r ay s   ca n   b e   ef f ec tiv ely   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I SS N :   2088 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 2 4 - 1734   1732   r ed u ce d .   T h p r o p o s ed   m eth o d   ef f ec tiv ely   r ed u ce s   th s y s te m ' s   life cy cle  co s t a n d   im p r o v e s   its   r el iab ilit y .   T h o p tim ized   PS alg o r ith m   d e m o n s tr ated   f aster   co n v er g e n c co m p ar e d   to   tr ad itio n al  m eth o d s ,   m ak in g   it  s u itab le  f o r   p r ac tical  m icr o g r i d   ap p licatio n s .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h r esear ch   g r an ts   th s u p p o r o f   th C o lleg o f   E n g in ee r in g ,   Mu s tan s ir iy ah   Un iv er s ity   ( h ttp s ://web m ail. u o m u s tan s ir iy ah . ed u . iq ) .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Du n y Sh .   W ais                               Hu d A.   Ab b o o d                               R ad h i Seh en   I s s a                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       I NF O RM E CO NS E N T   W h av o b tain ed   in f o r m ed   c o n s en t f r o m   all  in d iv id u als in c lu d ed   in   t h is   s tu d y .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata   th at   s u p p o r th e   f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av aila b le  f r o m   th c o r r esp o n d in g   a u th o r   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   N .   Z h i ,   Y .   Y a n g ,   a n d   H .   Z h a n g ,   D i st r i b u t e d   c o o r d i n a t e d   c o n t r o l   st r a t e g y   o f   m u l t i e n e r g y   s t o r a g e   i n   D C   mi c r o g r i d   b a se d   o n   i mp r o v e d   c o n se n su s   a l g o r i t h m ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n e r g y   Re s e a rc h ,   v o l .   2 0 2 5 ,   n o .   1 ,   p .   1 8 9 4 4 3 8 ,   Ja n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / e r / 1 8 9 4 4 3 8 .   [ 2 ]   J.  W a n g   a n d   W .   A z a m ,   N a t u r a l   r e s o u r c e   sc a r c i t y ,   f o ss i l   f u e l   e n e r g y   c o n su mp t i o n ,   a n d   t o t a l   g r e e n h o u s e   g a s   e m i ssi o n s   i n   t o p   e mi t t i n g   c o u n t r i e s,   G e o sc i e n c e   Fr o n t i e rs ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p .   1 0 1 7 5 7 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . g sf . 2 0 2 3 . 1 0 1 7 5 7 .   [ 3 ]   K .   C a se y ,   T h e   c o m i n g   c h a o s:   F o ss i l   f u e l   d e p l e t i o n   a n d   g l o b a l   w a rm i n g .   D o r r a n c e   P u b l i s h i n g ,   2 0 1 8 .   [ 4 ]   G .   Y u ,   R .   H o u ,   R .   W a n g ,   H .   S o n g ,   a n d   Y .   Q u ,   H i e r a r c h i c a l   d i s t r i b u t e d   f r e q u e n c y   r e g u l a t i o n   a n d   p o w e r   o p t i mi z a t i o n   c o n t r o l   f o r   i sl a n d e d   m i c r o g r i d ,   Au t o m a t i o n   o f   E l e c t r i c   P o w e r   S y st e m s ,   v o l .   4 4 ,   n o .   7 ,   p p .   5 3 6 6 ,   2 0 2 0 .   [ 5 ]   M .   M .   I sl a e t   a l . I mp r o v i n g   r e l i a b i l i t y   a n d   st a b i l i t y   o f   t h e   p o w e r   s y st e ms:  A   c o mp r e h e n s i v e   r e v i e w   o n   t h e   r o l e   o f   e n e r g y   st o r a g e   s y st e ms t o   e n h a n c e   f l e x i b i l i t y ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 5 2 7 3 8 1 5 2 7 6 5 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 4 7 6 9 5 9 .   [ 6 ]   D .   H .   A d e b a y o   e t   a l . O p t i mi z i n g   e n e r g y   st o r a g e   f o r   e l e c t r i c   g r i d s :   A d v a n c e s   i n   h y b r i d   t e c h n o l o g i e s ,   Wo r l d   J o u rn a l   o f   Ad v a n c e d   En g i n e e r i n g   T e c h n o l o g y   a n d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   1 3 8 1 7 2 ,   F e b .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 0 5 7 4 / w j a e t s. 2 0 2 5 . 1 4 . 2 . 0 0 5 3 .   [ 7 ]   J.  Zo u ,   B .   D a i ,   C .   P e n g ,   X .   X i n ,   a n d   W .   Lu o ,   W i n d   p o w e r   smo o t h i n g   me t h o d   u si n g   h y b r i d   e n e r g y   st o r a g e   sy st e b a s e d   o n   S O C   h i e r a r c h i c a l   o p t i m i z a t i o n ,   A u t o m a t i o n   o f   El e c t ri c   P o w e S y s t e m s ,   v o l .   3 7 ,   n o .   2 4 ,   p p .   1 6 ,   2 0 1 3 .   [ 8 ]   L.   K a i ,   Q .   W e n p i n g ,   a n d   Z.   H a i t a o ,   C o n t r o l   st r a t e g y   f o r   m i c r o g r i d   e n e r g y   man a g e me n t   s y st e i n c l u d i n g   h y b r i d   e n e r g y   s t o r a g e ,   Pro c e e d i n g o f   t h e   C S U - EPS A ,   v o l .   2 8 ,   p p .   8 5 9 1 ,   2 0 1 6 .   [ 9 ]   L.   Z h o u ,   Y .   H u a n g ,   K .   G u o ,   a n d   Y .   F e n g ,   A   su r v e y   o f   e n e r g y   st o r a g e   t e c h n o l o g y   f o r   mi c r o   g r i d ,   P o w e S y s t e m   Pro t e c t i o n   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   3 9 ,   n o .   7 ,   p p .   1 4 7 1 5 2 ,   2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Th life - co s t c yc le - b a s ed   s iz in g   o f c o mp leme n t a r en erg s to r a g tech n o lo g ies  …  ( Du n y a   S h .   Wa is )   1733   [ 1 0 ]   S .   W a n g   e t   a l . D e si g n   a n d   a d v a n c e d   c o n t r o l   st r a t e g i e o f   a   h y b r i d   e n e r g y   st o r a g e   s y st e f o r   t h e   g r i d   i n t e g r a t i o n   o f   w i n d   p o w e r   g e n e r a t i o n s,   I ET R e n e w a b l e   P o w e G e n e r a t i o n ,   v o l .   9 ,   n o .   2 ,   p p .   8 9 9 8 ,   M a r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - r p g . 2 0 1 3 . 0 3 4 0 .   [ 1 1 ]   K .   K a l i y a p p a n ,   S .   S u t h a ,   a n d   R .   K a t h i r v e l ,   S M ES  b a s e d   D F I G   g e n e r a t o r   r e a c t i v e   p o w e r   i m p r o v e m e n t   u si n g   S V P W M ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g   a n d   T e l e c o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   3 ,   n o .   4 ,   p p .   5 1 6 6 ,   2 0 1 4 .   [ 1 2 ]   Z.   N i e ,   X .   X i a o ,   Q .   K a n g ,   H .   Z h a n g ,   a n d   W .   Y u a n ,   S M ES - b a t t e r y   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m   f o r   c o n d i t i o n i n g   o u t p u t f r o d i r e c t   d r i v e   l i n e a r   w a v e   e n e r g y   c o n v e r t e r s,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   Ap p l i e d   S u p e rc o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   p .   5 0 0 0 7 0 5 ,   2 0 1 3 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 3 . 2 2 4 6 8 5 2 .   [ 1 3 ]   X .   Li n   a n d   Y .   Le i ,   C o o r d i n a t e d   c o n t r o l   st r a t e g i e f o r   S M ES - b a t t e r y   h y b r i d   e n e r g y   s t o r a g e   s y st e ms,   I E EE   Ac c e ss ,   v o l .   5 ,     p p .   2 3 4 5 2 2 3 4 6 5 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 7 . 2 7 6 1 8 8 9 .   [ 1 4 ]   T.   S .   B a b u ,   K .   R .   V a s u d e v a n ,   V .   K .   R a mac h a n d a r a mu r t h y ,   S .   B .   S a n i ,   S .   C h e m u d ,   a n d   R .   M .   La j i m ,   A   c o m p r e h e n si v e   r e v i e w   o f   h y b r i d   e n e r g y   st o r a g e   s y st e ms:   C o n v e r t e r   t o p o l o g i e s,   c o n t r o l   st r a t e g i e s   a n d   f u t u r e   p r o s p e c t s,   I EEE   A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 4 8 7 0 2 1 4 8 7 2 1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 3 0 1 5 9 1 9 .   [ 1 5 ]   N .   K h o sr a v i ,   D .   Ç e l i k ,   H .   B e v r a n i ,   a n d   S .   Ec h a l i h ,   M i c r o g r i d   s t a b i l i t y :   A   c o m p r e h e n si v e   r e v i e w   o f   c h a l l e n g e s,   t r e n d s,  a n d   e merg i n g   so l u t i o n s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   P o w e &   E n e rg y   S y s t e m s ,   v o l .   1 7 0 ,   p .   1 1 0 8 2 9 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j e p e s. 2 0 2 5 . 1 1 0 8 2 9 .   [ 1 6 ]   Z.   H u ,   Z .   Lu o ,   N .   Lu o ,   X .   Z h a n g ,   H .   C h a o ,   a n d   L.   D a i ,   O p t i m i z i n g   w a t e r - l i g h t   c o m p l e me n t a r y   s y s t e ms   f o r   t h e   c o m p l e x   t e r r a i n   o f   t h e   S o u t h w e st e r n   C h i n a   p l a t e a u   r e g i o n :   A   t w o - l a y e r   mo d e l   a p p r o a c h ,   S u st a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 6 ,   n o .   1 ,   p .   2 9 2 ,   D e c .   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s u 1 6 0 1 0 2 9 2 .   [ 1 7 ]   J.  H a n   e t   a l . S t u d y   o n   b a t t e r y - su p e r c a p a c i t o r   h y b r i d   e n e r g y   s t o r a g e   sy st e f o r   m e t r o s,   Ap p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 4 ,     p .   1 3 2 4 3 ,   D e c .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 5 2 4 1 3 2 4 3 .   [ 1 8 ]   X .   Ta n ,   H .   W a n g ,   L .   Z h a n g ,   a n d   L .   Zo u ,   M u l t i - o b j e c t i v e   o p t i mi z a t i o n   o f   h y b r i d   e n e r g y   st o r a g e   a n d   a sses smen t   i n d i c e i n   mi c r o g r i d ,   A u t o m a t i o n   o f   e l e c t r i c   p o w e r s y st e m s ,   v o l .   3 8 ,   n o .   8 ,   p p .   7 1 4 ,   2 0 1 4 .   [ 1 9 ]   Z. - P .   Y u a n ,   P .   L i ,   Z. - L .   L i ,   a n d   J.   X i a ,   A   f u l l y   d i s t r i b u t e d   p r i v a c y - p r e serv i n g   e n e r g y   ma n a g e m e n t   s y st e f o r   n e t w o r k e d   mi c r o g r i d   c l u s t e r   b a se d   o n   h o m o m o r p h i c   e n c r y p t i o n ,   I E EE   T ra n s a c t i o n s   o n   S m a r t   G r i d ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 3 5 1 7 4 8 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TSG . 2 0 2 3 . 3 3 0 9 4 0 5 .   [ 2 0 ]   H .   H a n ,   T .   H a o ,   M .   B h a t t i ,   a n d   M .   K h a n ,   S y st e m - on - a - c h i p   ( S o C )   so l u t i o n s   f o r   I o T - b a s e d   i n d u st r i a l   n e t w o r k s:   C u r r e n t   a p p l i c a t i o n s   a n d   f u t u r e   p a t h w a y s,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   H i g h   S p e e d   El e c t r o n i c s   a n d   S y s t e m s ,   p .   2 4 4 0 1 0 8 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 2 / S 0 1 2 9 1 5 6 4 2 4 4 0 1 0 8 6 .   [ 2 1 ]   P .   Ti a n ,   X .   X i a o ,   R .   D i n g ,   a n d   X .   H u a n g ,   A   c a p a c i t y   c o n f i g u r i n g   me t h o d   o f   c o m p o si t e   e n e r g y   st o r a g e   s y st e i n   a u t o n o m o u s   mu l t i - m i c r o g r i d ,   D i a n l i   X i t o n g   Z i d o n g h u a / A u t o m a t i o n   o f   El e c t ri c   P o w e S y s t e m s ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 ,   p p .   1 6 8 1 7 3 ,   2 0 1 3 .   [ 2 2 ]   G .   L i ,   B .   Y u a n ,   M .   G e ,   G .   X i a o ,   T.   Li ,   a n d   J. - Q .   W a n g ,   C a p a c i t y   c o n f i g u r a t i o n   o p t i m i z a t i o n   o f   a   h y b r i d   r e n e w a b l e   e n e r g y   sy st e w i t h   h y d r o g e n   st o r a g e ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   G re e n   E n e rg y ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 4 ,   p p .   1 5 8 3 1 5 9 9 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 1 5 4 3 5 0 7 5 . 2 0 2 1 . 2 0 1 8 3 2 3 .   [ 2 3 ]   M .   J.   B e n   G h o r b a l ,   S .   M o u ssa,   J.   A .   Zi a n i ,   a n d   I .   S l a m a - B e l k h o d j a ,   A   c o mp a r i so n   st u d y   o f   t w o   D C   mi c r o g r i d   c o n t r o l s   f o r   a   f a s t   a n d   s t a b l e   D C   b u v o l t a g e ,   M a t h e m a t i c s   a n d   C o m p u t e rs   i n   S i m u l a t i o n ,   v o l .   1 8 4 ,   p p .   2 1 0 2 2 4 ,   Ju n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . ma t c o m. 2 0 2 0 . 0 2 . 0 0 8 .   [ 2 4 ]   M .   M .   R .   A h me d   e t   a l . M i t i g a t i n g   u n c e r t a i n t y   p r o b l e ms  o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   r e so u r c e t h r o u g h   e f f i c i e n t   i n t e g r a t i o n   o f   h y b r i d   so l a r   P V / w i n d   sy s t e ms   i n t o   p o w e r   n e t w o r k s,   I EEE   A c c e s s ,   v o l .   1 2 ,   p p .   3 0 3 1 1 3 0 3 2 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 7 0 1 6 3 .   [ 2 5 ]   T.   D r a g i c e v i c ,   X .   Lu ,   J.  V a s q u e z ,   a n d   J .   G u e r r e r o ,   D C   m i c r o g r i d s p a r t   I :   A   r e v i e w   o f   c o n t r o l   st r a t e g i e a n d   st a b i l i z a t i o n   t e c h n i q u e s,   I EE T r a n s a c t i o n o n   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   3 1 ,   n o .   7 ,   p .   1 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL . 2 0 1 5 . 2 4 7 8 8 5 9 .   [ 2 6 ]   S .   S a u r a b h ,   A .   K u mar,   a n d   R .   K u m a r ,   Te c h n o   e c o n o m i c   a n a l y si s   o f   g r i d   c o n n e c t e d   p h o t o v o l t a i c   s y st e ms  w i t h   b a t t e r y   e n e r g y   st o r a g e :   A   c o mp r e h e n s i v e   r e v i e w ,   E n e r g y   S t o r a g e ,   v o l .   7 ,   n o .   1 ,   p .   e 7 0 1 1 9 ,   F e b .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / e s t 2 . 7 0 1 1 9 .   [ 2 7 ]   X. - F .   X u   e t   a l . M u l t i - o b j e c t i v e   p a r t i c l e   sw a r o p t i mi z a t i o n   a l g o r i t h b a sed   o n   mu l t i - st r a t e g y   i m p r o v e m e n t   f o r   h y b r i d   e n e r g y   st o r a g e   o p t i m i z a t i o n   c o n f i g u r a t i o n ,   Re n e w a b l e   E n e r g y ,   v o l .   2 2 3 ,   p .   1 2 0 0 8 6 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r e n e n e . 2 0 2 4 . 1 2 0 0 8 6 .   [ 2 8 ]   A .   G .   G a d ,   P a r t i c l e   sw a r o p t i mi z a t i o n   a l g o r i t h a n d   i t a p p l i c a t i o n s:   A   sy s t e mat i c   r e v i e w ,   Ar c h i v e o f   C o m p u t a t i o n a l   Me t h o d s   i n   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   2 9 ,   n o .   5 ,   p p .   2 5 3 1 2 5 6 1 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 8 3 1 - 0 2 1 - 0 9 6 9 4 - 4.   [ 2 9 ]   G .   W e n ,   X .   S h i ,   a n d   Y .   Z h a n g ,   R e se a r c h   o n   t w o - st a g e   p l a n n i n g   o p t i m i z a t i o n   a p p r o a c h   f o r   c o mm u n i t y   i n t e g r a t e d   e n e r g y   sy s t e ms   c o n si d e r i n g   o f f - d e s i g n   c o n d i t i o n s,   I n t e g ra t e d   I n t e l l i g e n t   En e r g y ,   v o l .   4 4 ,   p p .   1 1 1 ,   2 0 2 2 .   [ 3 0 ]   J.  W a n g ,   P .   Li ,   C .   Zh a n g ,   Z .   D o u ,   X .   Z h o u ,   a n d   Z .   W a n g ,   A   v a r i a b l e   t i me   sca l e   o p t i m a l   o p e r a t i o n   st r a t e g y   f o r   c o mm u n i t y   i n t e g r a t e d   e n e r g y   s y st e w i t h   t h e   c o o r d i n a t i o n   o f   mu l t i - t y p e   e n e r g y   e q u i p me n t ,   C S EE   J o u rn a l   o f   P o w e a n d   En e r g y   S y st e m ( Ea rl y   A c c e ss) ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 7 7 7 5 / C S EEJPES . 2 0 2 4 . 0 3 1 9 0 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Dun y a   S h .   W a is          wa b o rn   in   Ba g h d a d ,   Ira q ,   in   1 9 8 2 .   S h e   re c e iv e d   h e B. S c .   d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   ( Ra n k   1 )   fro m   t h e   Co l leg e   o f   En g i n e e rin g   Al - M u sta n sir iy a h   Un iv e rsity ,   Ba g h d a d ,   I ra q ,   i n   2 0 0 5 .   S h e   re c e iv e d   a   M a ste o S c i e n c e   (M . S c . in   e lec tri c a l   e n g in e e rin g   sc ien c e   fro m   Al - M u s tan siriy a h   U n iv e rsit y ,   Ba g h d a d ,   I ra q ,   in   2 0 2 1 .   He re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   in telli g e n o p t imiz a ti o n ,   re n e wa b le  e n e rg y ,   p o we e lec tro n ics ,   p o we sy ste m s,  DC - DC  c o n v e rters ,   AC  d riv e   s y ste m a n d   Ar d u in o   a p p li c a ti o n s .   S h e   is  a n   a ss istan lec tu re a th e   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g i n e e rin g ,   C o ll e g e   o E n g i n e e rin g ,   M u sta n siri y a h   Un iv e rsity ,   Ba g h d a d ,   Ira q .   Ema il :   d u n y a . s h . wa is@u o m u sta n siriy a h . e d u . i q .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.