Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12498
Title: Design, development and evaluation on decision making algorithms, based on innovative smart energy networks
Other Titles: Σχεδιασμός, ανάπτυξη και αξιολόγηση αλγορίθμων λήψης αποφάσεων σε καινοτόμες αρχιτεκτονικές έξυπνων ενεργειακών δικτύων
Authors: Μαμουνάκης, Ιωάννης
Keywords: Smart networks
Energy
Algorithms
Clustering of producer-consumers
Renewable energy sources
Energy pricing
Microgrids
Keywords (translated): Έξυπνα δίκτυα
Ενέργεια
Αλγόριθμοι
Ομαδοποίηση παραγωγών-καταναλωτών
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
Τιμολόγηση ενέργειας
Μικροδίκτυα
Abstract: The use of renewable energy sources across Europe and many other parts of the world has been largely supported by government and economic incentives in recent years. Taking into account European Union climate change legislation requiring EU Member States to produce 20% of their electricity from renewable sources by the year 2020, it is clear that few European countries will be able to achieve this objective. The only way in which the majority of EU countries can get closer to the goal is to make use of excess capacity from domestic Renewable Energy Sources (RES). This thesis examined the need to involve small and medium-sized producers and consumers in the energy market with the aim both of economic benefit and of changing their energy behavior. Initially, the current techniques / algorithms were studied regarding the grouping of producers and consumers as well as the pricing process. It was proposed to create a new smart grid architecture with the contribution of a new aggregator that organizes all small and medium-sized producer-consumers in clusters that act on the same policy. Studies have been made using already known algorithms (spectral, genetic, and adaptive) to find the appropriate producer-consumer cluster that will reduce their energy costs. The study was enriched with the use of prediction techniques, offering even greater accuracy in the end result. Clustering methods based on correlation were then proposed to find the appropriate producer / consumer groups to serve current demand for both real-time and post-day markets. The pricing of the energy supply on the market was an important part of this dissertation, for which purpose the following algorithms were proposed. Initially, a pricing algorithm was developed and implemented in flexible markets for the economic benefits and smooth operation of the market. An algorithm of producer-consumer grouping in smart power networks was then studied and implemented with the aim of reducing consumption and changing energy behavior. All of the above-mentioned technical algorithms were evaluated using experiments from anonymous user data over the last five years. The integration of the algorithms into two platforms VIMSEN Decision Support System (VIMSEN-DSS) platform and the Researchers Algorithm Toolkit (RAT) platform has demonstrated both the correct operation of the outputs and the smooth operation of the proposed techniques within an integrated information system.
Abstract (translated): Η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε ολόκληρη την Ευρώπη και σε πολλά άλλα μέρη του κόσμου υποστηρίχθηκε σε μεγάλο βαθμό από κυβερνητικά και οικονομικά κίνητρα τα τελευταία χρόνια. Λαμβάνοντας υπόψη τη νομοθεσία για την αλλαγή του κλίματος της Ευρωπαικής Ένωσης που απαιτεί από τα κράτη μέλη της ΕΕ να παράγουν το 20% της ηλεκτρικής τους ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές έως το έτος 2020, είναι προφανές ότι λίγες χώρες της Ευρώπης θα μπορέσουν να επιτύχουν αυτόν τον στόχο. Ο μόνος τρόπος με τον οποίο η πλειοψηφία των κρατών της ΕΕ μπορεί να πλησιάσει τον στόχο είναι να κάνει χρήση της πλεονάζουσας δυναμικότητας από τις εγχώριες εγκαταστάσεις Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ). Μέσα από την παρούσα διατριβή μελέτήθηκε η ανάγκη συμμετοχής μικρών και μεσαίων παραγωγών-καταναλωτών στην αγορά της ενέργειας με στόχο αφενός το οικονομικό όφελος και αφετέρου την αλλαγή στην ενεργειακής συμπεριφοράς τους. Μελετήθηκαν αρχικά οι τρέχουσες τεχνικές/αλγόριθμοι όσο αφορά την ομαδοποίησης παραγωγών-καταναλωτών καθώς και η διαδικασία τιμολόγησης τους. Προτάθηκε η δημιουργία μιας νέας αρχιτεκτονικής σε έξυπνα δίκτυα ενέργειας με την συμβολή μιας νέας οντότητας (aggregator) η οποία ενορχηστρώνει όλους τους μικρούς και μεσαίους παραγωγούς-καταναλωτές σε συνασπισμούς (clusters) που δρούν με την ίδια πολιτική. Έγιναν μελέτες με χρήση ήδη γνωστών αλγορίθμων (spectral, genetic, adaptive) ώστε να βρεθεί η κατάλληλη συστάδα παραγωγών-καταναλωτών η οποία θα μειώσει το ενεργειακό τους κόστος. Η μελέτη εμπλουτίστηκε με την χρήση τεχνικών πρόβλεψης, που προσφέρει ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια στο τελικό αποτέλεσμα. Ακολούθως προτάθηκαν αλγόριθμοι-τεχνικές (positive correlation , negative correlation ) ώστε να βρεθούν οι κατάλληλες ομάδες παραγωγών – καταναλωτών που θα εξυπηρετήσουν την τρέχουσα ζήτηση τόσο σε αγορές που λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο όσο και σε αγορές με πρόβλεψη επόμενης ημέρας. Η τιμολόγηση της παρεχόμενης ενέργειας στην αγορά αποτέλεσε ένα σημαντικό κομμάτι της συγκεκριμένης διατριβής, για το σκοπό αυτό προτάθηκαν οι εξής αλγόριθμοι. Αρχικά μελετήθηκε και υλοποιήθηκε αλγόριθμος τιμολόγησης σε flexibility markets με σκοπό τα οικονομικά οφέλη και την ομαλή λειτουργία της αγοράς. Ακολούθως μελετήθηκε και υλοποιήθηκε αλγόριθμος ομαδοποίησης παραγωγών-καταναλωτών σε έξυπνα δίκτυα ενέργειας με σκοπό την μείωση κατανάλωσης αλλά και την αλλαγή ενεργειακής συμπεριφοράς. Όλες οι παραπάνω τεχνικές-αλγόριθμοι αξιολογήθηκαν με χρήση πειραμάτων από ανώνυμα δεδομένα χρηστών της τελευταίας πενταετίας. Η ενσωμάτωση των αλγορίθμων σε δυο online platforms VIMSEN Decision Support System (VIMSEN-DSS) platformκαι Researchers Algorithm Toolkit( RAT) platform, απέδειξε τόσο την ορθή λειτουργία στα εξαγώμενα αποτελέσματα όσο και την εύρυθμη λειτπυργικότητα των προτεινομενων τεχνικών στα πλαίσια ενός ολοκληρωμένου πληροφοριακού συστήματος.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής (ΔΔ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Mamounakis(com).pdf8.18 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons