Desarrollo de un algoritmo de gestión de la demanda energética de un cargador residencial de baterías para vehículos eléctricos en un escenario de tarificación en tiempo real

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Resumen

Development of a scheduling algorithm for a residential eV charger under a Real Time Pricing (RTP) scheme as a Demand Side Management (DSM) strategy for reduce load spikes is presented. The proposed algorithm seeks to reduce the kWh cost of charge cycle taking into account user necessities and driving behavior. It is proposed that the scheduling algorithm was embedded on eV charger hardware thus it has to be a low computational complexity algorithm. The proposed scheduling algorithm is composed of three subroutines: at first, tariffs of available time horizon are forecasted through a trend and seasonality simple model in order to do an initial guess of where lower pricing intervals are located; thereafter, with the aim of schedule the charge cycle lowest pricing intervals combination is found using a direct insertion sort algorithm; finally, the scheduled combination is executed with possible adjustments on execution time in function of current real-price. The scheduling algorithm performance is evaluated on a simulation study where user driving behavior and available time horizon length are modeled stochastically and ComEd RTP historical data are used. Lastly, a hardware module as an IoT solution that could be integrated into an eV smart charger is proposed. Such module comprises a user interface implemented on an MSP-EXP430F5529LP Texas instruments microcontroller and a QVGA K350QVG-S1 Kentec touch screen and internet access through a CC3200 Simplelink Texas Instruments Wi-Fi module and a conventional home access point so that device can get current time by STP protocol and access to ComEd API price by HTTP protocol.

Descripción

Desarrollo de un algoritmo de gestión de la demanda de energía eléctrica en un escenario de tarificación en tiempo real, que será parte integral del software de gestión de un cargador inteligente de vehículos eléctricos. El algoritmo toma decisiones como respuesta a la tarifa, disminuyendo el costo de cada ciclo de carga y suavizando indirectamente el perfil de carga del usuario. El algoritmo propuesto está compuesto de tres subrutinas: primero, utilizando las tarifas pasadas, se predice la ubicación de los intervalos de tarificación de menor tarifa a lo largo del horizonte de tiempo disponible para realizar el ciclo de carga mediante un modelo simple de tendencia y estacionalidad, posteriormente se haya la combinación de intervalos de tarificación de menor tarifas mediante un algoritmo de ordenamiento por inserción directa, finalmente se ejecuta el ciclo de carga con la combinación de intervalos de tarificación programada con la posibilidad de realizar ajustes a dicha combinación durante la ejecución según la tarifa real del intervalo de tarificación actual. Se evaluá su desempeño mediante un estudio de simulación, modelizando estocásticamente la conducta de conducción del usuario, la longitud del horizonte de tiempo disponible y utilizando el histórico de tatos de tarificación del esquema RTP de ComEd. Por último, para validar experimentalmente el funcionamiento del algoritmo, se presenta una propuesta para su implementación en hardware como una solución IoT que puede ser integrada a un cargador inteligente y que consiste en dotar al dispositivo de acceso a internet a través de un módulo CC3200 Simplelink Wi-Fi de Texas Intruments para obtener los datos de tarificación requeridos por el algoritmo utilizando la API de tarificación de ComEd a través del protocolo HTTP, una interfaz de usuario implementada en un microcontrolador MSP-EXP430F5529LP de Texas Instruments y una pantalla táctil QVGA K350QVG-S1 de Kentec.

Palabras clave

Sistemas de Gestión de la Energía, Internet de las Cosas, Carga de Vehículos Eléctricos, Gestión del Lado de la Demanda, Dispositivos Inteligentes, Algoritmos de Programación

Materias

Maestría en Ciencias de la Información y las Comunicaciones - Tesis y Disertaciones Académicas , Vehículos eléctricos - Recarga , Redes eléctricas - Uso. , Algoritmos de gestión

Citación