Dążąc do zrównoważonych i wydajnych rozwiązań energetycznych, zespołu naukowców z Teesside University, Mudhafar al-Saadi i profesora Michaela Short, zaproponował innowacyjny system sterowania opartym na AI dla baterii w plug-and-play w mikrosieci DC. Metody i badania eksperymentalne, opublikowane w czasopiśmie Batteries oraz kilka artykułów i artykułów IEEE, przedstawiają obiecujące podejście do poprawy zarządzania przepływem magazynowania mocy w mikrogridach, w szczególności rozwiązywania wyzwań związanych z dynamicznym zastosowaniami ładującym pojazd do siatki (V2G).
Energia ma fundamentalne znaczenie dla tworzenia i utrzymania życia. Główną motywacją tych badań jest pilna potrzeba zrównoważonych systemów energetycznych o niskiej emisji do zastosowań w branży, społeczeństwie i transporcie. Systemy te mają na celu rozwiązanie zmian klimatu i niedoboru paliw kopalnych poprzez dekarbonizację, digitalizację i decentralizację systemów elektroenergetycznych. Tradycyjne techniki zarządzania przepływem mocy często nie mają zastosowania dynamicznego i zdecentralizowanego charakteru nowoczesnych sieci dystrybucji energii. Innowacyjne podejście zaproponowane przez Al-Saadi i profesora Short oferuje rozwiązanie poprzez wykorzystanie Multiagent wzmocnienia (MARL), rozwijającej się techniki opartej na sztucznej inteligencji do poprawy zautomatyzowanego podejmowania decyzji poprzez uczenie się złożone relacje z wyjściem wejściowym, w celu poprawy wydajności i niezawodności magazynowania energii w mikrogridach DC.
Mudhafar al-Saadi wyjaśnił: „Wpływ infrastruktury DC na kontrolę przepływu magazynowego w mikrosieciach zyskał znaczną uwagę. Nasze badania mają na celu rozwiązanie potencjalnej utraty synchronizacji rozładowania ładunku, a następnie wpływ na stabilizację kontroli. ”
Naukowcy podkreślają, że wydajne zarządzanie przepływem energii ma kluczowe znaczenie dla integracji odnawialnych źródeł energii i zapewnienia zrównoważonego rozwoju zdecentralizowanych sieci energetycznych. Jednym z kluczowych wyzwań w tej dziedzinie jest dokładna synchronizacja cykli ładunku i rozładowania akumulatorów, która jest często zagrożona w rzeczywistych warunkach środowiskowych, najbardziej widoczne z powodu trwałych zmian wysokiego obciążenia, w połączeniu z heterogenicznością i degradacją baterii (temperaturę), a niepewna topologia systemu zasilania. Proponowany system sterowania opartym na multiagent rekompensuje te zmiany w czasie rzeczywistym, zapewniając zrównoważony i stabilny przepływ mocy.
W swoich eksperymentach naukowcy wykazali znaczną poprawę różnych wskaźników wydajności. Proponowany system osiągnął skrócony czas konwergencji, zwiększoną równowagę napięcia wyjściowego, zmniejszone zużycie energii i poprawa równowagi przepływu energii. Wyniki te podkreślają skuteczność proponowanego systemu sterowania w scenariuszach rzeczywistych, w których dynamiczne warunki obciążenia i różnorodne wpływy infrastruktury są powszechne.
„Rekompensata w czasie rzeczywistym za wpływy infrastruktury DC z insercjami/odgrywaniem wtyczek/usuwania odmiennych akumulatorów w większym, zagregowanym systemie przechowywania jest kluczowym czynnikiem powodzenia naszego podejścia kontrolnego”, stwierdził profesor Short. „Nasz system dostosowuje się do nieznanych i zmiennych czasowo wpływów infrastruktury DC i typów baterii bez potrzeby początkowych oszacowań kluczowych parametrów, zapewniając niezawodność i zrównoważony rozwój mikrosieci.”
„Baterie i ładowarki EV przedstawiają kluczowe zasoby magazynowe, aby zapewnić równowagę siatki i golenie szczytowe w zastosowaniach pojazdu do siatki (V2G) i reagowania na popyt i mogą pomóc w wysiłkach dekarbonizacji. Nasze podejście może poprawić wydajność V2G i zapobiec niepotrzebnej degradacji pojemności baterii EV i życia. ”
Zespół badawczy zastosował kombinację badań symulacji i sprzętu w pętli w celu potwierdzenia proponowanego systemu. Wykorzystali realistyczne warunki, w tym codzienne ciągłe zmiany zapotrzebowania na obciążenie i dynamiczne przełączanie heterogenicznych połączeń baterii, aby przetestować odporność i skuteczność ich systemu sterowania.
Podsumowując, system kontroli oparty na wielu zbiorach zaproponowany przez Al-Saadi i profesora Short stanowi znaczący postęp w zarządzaniu przepływem magazynowania mocy w dynamicznych mikrogridach DC. Rozwiązując wyzwania związane z dynamicznym warunkami obciążenia i różnorodności infrastruktury, to innowacyjne podejście oferuje praktyczne i wydajne rozwiązanie dla nowoczesnych sieci dystrybucji energii. Wyniki tego badania torują drogę do dalszych badań i rozwoju w dziedzinie zdecentralizowanych systemów energetycznych, przyczyniając się do globalnych wysiłków na rzecz zrównoważonych i niskich rozwiązań energetycznych.
Referencje dziennika
Al-Saadi, M., i Short, M. (2023). Kontrola oparta na multiagent dla akumulatorów plug-and-play w mikrosieci DC z kompensacją infrastruktury. Baterie, 9 (12), 597. https://doi.org/10.3390/batteries9120597
Short, M. i Al-Saadi, M. (2024) „Przejściowe odzyskiwanie bilansu magazynowania energii w mikrosieciach prądu stałego z kontrolą mocy na bazie Marl”. W: Proceedings of the 10th Międzynarodowa konferencja IEEE/IFAC ds. Kontroli, decyzji i technologii informacyjnej (Codit 2024), Valetta, Malta, lipiec 2024.Al-Saadi, M. i Short, M. (2023) „Plug-and-Play Marl dla regulacji SOC i Bilansu Power w heterogenicznych Bessach”. W: Proceedings of the 3Rd Międzynarodowa konferencja IEEE na temat sygnału, kontroli i komunikacji (SCC), Hammamet, Tunezja, s. 1-6, grudzień 2023
O autorach
Michael Short jest profesorem inżynierii kontroli i systemów informatycznych oraz dziekanem ds. Badań i innowacji w szkole komputerów, inżynierii i technologii cyfrowych na Uniwersytecie Teesside w Wielkiej Brytanii. Jest także profesorem wizytującym w Vit Chennai w Indiach. Posiada stopień BENG w dziedzinie inżynierii elektronicznej i elektrycznej (1999, Sunderland) oraz doktorat z AI i Robotics (2003, Sunderland). Zainteresowania badawcze Michaela obejmują aspekty inżynierii kontroli i systemów informatycznych stosowanych w inteligentnych systemach energetycznych i branżach produkcyjnych/procesowych. Jest PI lub CO-I na czternastu ukończonych lub bieżących finansowanych projektach badawczych i innowacyjnych i jest autorem ponad 190 recenzowanych publikacji na międzynarodowych konferencjach i czasopismach. Nadzorował dziesięć ukończeń doktoranckich, zdobył osiem najlepszych nagród papierowych i pełny członek IET, IEEE i członek HEA.
Pan al-Saadi jest doktorantem z ostatniego roku w „optymalizacji kontroli energii i zarządzania mikro-sieciami” pod nadzorem prof. Michaela Shorta w szkole komputerów, inżynierii i technologii cyfrowych na Uniwersytecie Teesside w Wielkiej Brytanii. Al-Saadi posiada licencjat z ogólnej inżynierii elektrycznej na Uniwersytecie Bagdadu w Iraku oraz BSC z wyróżnieniem w elektrycznej inżynierii elektronicznej na Uniwersytecie Metropolitan Leeds w Wielkiej Brytanii. Posiada także MSC z zasługą inżynierii kontroli i elektroniki na Uniwersytecie Teesside w Wielkiej Brytanii. Jest autorem ponad 10 recenzowanych publikacji na międzynarodowych konferencjach i czasopismach, a obecnie czeka na doktorat Viva.
