Planning of Energy Storage Systems in Power Networks: Improving Reliability of Two-Stage Robust Optimization Algorithms

Abstract

Enerji şebekelerinde rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı son yıllarda artmış ve sisteme belirsizlik ve değişkenlik getirmiştir. Enerji depolama, bu sorunların azaltılmasında kritik bir rol oynar. Bu nedenle, enerji depolama birimlerinin yerleştirilmesi, boyutlandırılması ve işletilmesi önemli problemler oluşturmaktadır ve bunlarla ilgili birçok çalışma bulunmaktadır. Bu tezde, enerji depolama sistemlerinin güç şebekelerine yerleştirilmesi problemi, iki-aşamalı stokastik gürbüz optimizasyon olarak modellenerek incelenmiştir. Problemi çözmek için, stokastik kısım için deterministik eşdeğer ile gürbüz kısım için sütun ve kısıt üretim metodunu birleştiren hibrit bir yöntem kullanılmıştır. İkinci-aşama maksimum-minimum optimizasyonunun çözümü için iki yeni algoritma önerilmiştir. Önerilen yöntemler 6-baralı, IEEE 14-baralı ve IEEE 30-baralı sistemlerine uygulanmıştır ve önerilen yöntemleri literatürdeki diğer yöntemlerle karşılaştırmak için sayısal analizler yapılmıştır.

The usage of renewable energy sources such as wind and solar in power networks has increased in recent years, introducing uncertainty and variability into the system. Energy storage plays a critical role in mitigating these problems. Thus, placement, sizing, and operation of energy storage units constitute important problems and there are many related studies. In this thesis, the problem of placement of energy storage systems in power networks is studied by modeling it as a two-stage stochastic robust optimization. A hybrid method is used, combining deterministic equivalent for the stochastic part and column and constraint generation for the robust part, to solve the problem. Two new algorithms are proposed for the solution of the second-stage max-min optimization. The proposed methods are applied to the 6-bus, IEEE 14-bus, and IEEE 30-bus systems, and numerical analyses are performed to compare the proposed methods with other methods from the literature.