Intelligent computational infrastructures for optimized autonomous distributed energy generation in remote communities
Notice bibliographique
Résumé
Distributed generation along with smart grid applications are poised to make important contributions to the clean-tech sector and remote communities. The dependence on one source for energy supply does not prove reliable enough when the renewable resource, such as wind or solar, is variable, creating a dependence on external fuel supply and a vulnerability to foreign control. Developing an energy strategy through intelligent energy system simulation and optimization can help communities make informed decisions about their energy investments. This dissertation reasons that distributed renewable energy systems without operative computational infrastructures face a fundamental economic challenge derived from their ad-hoc design and implementation. To address this, it proposes the method of Optimal Operational Awareness (OOA)—a feedback mechanism on the state of, and changes in, the properties of the implemented subsystems and their behaviour, to meet users objectives. Despite many applications of hybrid renewable energy systems, and reputable multi-objective evolutionary algorithms (MOEAs) for optimization, no one has applied MOEAs to dynamic system operation for optimized engagement of system components. This thesis describes an application of the NSGA-II algorithm to the multi-objective optimization of the operation of a stand-alone wind-PV-biomass-diesel system with batteries and CAES storage and a central controller. The simultaneous objectives are to minimize the levelized cost of energy (LCOE), and unmet load (UL) while maximizing the renewable energy ratio (RER). This work provides a case-study evaluation from data collected on-site at the island of Fernando de Noronha (FDN), Brazil. The results show that FDN could move from an annual average of 33% RER and LCOE range of $0.26 - $0.36 per kWh to an increased RER range of 60% - 100% and LCOE of $0.10 - $0.50 per kWh, while maintaining UL of 0%, by increasing its renewable energy generation and storage capacity approximately five times. Furthermore, optimal operational awareness for this configuration shows that despite 100% RER, certain periods experience a high LCOE of $2.00 per kWh, resulting from energy spillage due to oversupply, indicating sub-optimal system sizing and wasted energy to trim by improving system configuration. This work concludes that it is possible to achieve 100% RER, but storage and/or backup diesel generation are important to include in systems with highly variable supply. The cost of electricity decreases as renewable energy penetration increases, but is configuration dependent as well dependent on storage state of charge. Oversizing storage can be just as costly, if not more costly, than supplying energy with diesel generation, thus proper sizing and dispatch strategy are critical to achieve economic electricity supply. Furthermore, the role of multiple renewable energy generators in providing autonomous supply can be more valuable to the user than increased supply cost.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».