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Enregistrement W3211702474 · doi:10.22215/etd/2017-11794

Exact and Approximate Solutions for Energy Cost Optimization in Smart Homes

2017· dissertation· en· W3211702474 sur OpenAlexaffabout
Muhammad Raisul Alam

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSmart Grid Energy Management
Établissements canadiensCarleton University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMicrogridMathematical optimizationSmart gridComputer scienceOptimization problemConvex optimizationDistributed generationLinear programmingScheduling (production processes)Energy storageRenewable energyRegular polygonMathematicsEngineeringElectrical engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This research addresses the energy cost optimization problem in the smart grid from the users' perspective.We first propose a unified model which integrates the partial aspects of previous research in a single cost optimization model.It considers the components which have significant impact on cost optimization, e.g., storage, renewables, microgrid, etc.The model utilizes load and source scheduling, and energy trading strategies for cost optimization.It also addresses the inconvenience created to the users by delaying certain tasks.The model enables Peer-to-Peer (P2P) energy trading among the participating households in the microgrid.In P2P trading, the households determine the microgrid energy price and quantity to minimize the total cost.On the other hand, P2P trading potentially results in an unfair cost distribution among the participating households.We address this unfair cost distribution problem by employing Pareto optimality, ensuring that no households will be worse off to improve the cost of others.However, the optimal solution approach of the unified model is a non-convex Mixed Integer Nonlinear Programming (MINLP) problem.Our results show that, even for small problem sizes, the solution time increases exponentially.Hence, it cannot be utilized to solve practical scenarios.To address this problem, we also propose a bi-linear model which provides an approximate solution within a realistic timeframe.Its complexity is less than the unified model because it works with multiple lower dimensional convex solution spaces.Our results show that the solution time of the bi-linear model is very low (mostly less than a minute) compared to the optimal model.Moreover, for real datasets, 99% of the solutions generated by the bi-linear model are optimal solutions.Finally, we used real datasets of Ottawa to evaluate the impact of renewables and storage in the microgrid.Our results show that P2P energy trading is beneficial if the households have both storage and renewables.In the presence of renewables, increased storage capacity increases cost savings until it reaches a saturation point.Our findings could be helpful for policy makers to design programs and initiatives for the households to accelerate the adoption of storage and renewables in the smart grid.All glory and appreciation to the Almighty Allah -the Beneficent, the most Merciful and the most Compassionate, Who has granted me the opportunity to finish this thesis.I would like to express my sincere gratitude to my supervisors, Professor Thomas Kunz and Professor Marc St-Hilaire for their excellent support, guidance and suggestions to complete this thesis.I would be delighted to thank them for their invaluable inspiration, kindness and allocation of their precious time for advising me during my research project.Their friendly availability and constant willingness to share their ideas with me regarding my research, in spite of their busy schedule, is sincerely appreciated.My

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Autre · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,231
Écart entre enseignants0,217 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreAutre

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2017
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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