The goal of this thesis project is to give a thorough overview of the integration of plug-in Electric Vehicles (EVs) in the electric grid and to show a practical implementation on a real case study. First, the development of Renewable Energy Sources (RES) related technologies is correlated to the adoption of decentralized production, yielding the need for a paradigm shift towards “smart grid” scenarios. At the same time, the advancements in the e-mobility sector have caused a global increment in the penetration of electric vehicles as a main source of mobility. This is introducing a new electric load to the grid, whose characteristics and typical behaviors are the topic of many scientific researches. It is widely considered that charging the EV in an uncontrolled fashion can be detrimental to the grid. However, from the grid’s point of view, an EV can present a mobile, intermittent prosumer. Furthermore, an overview is given on electricity markets and demand response strategies, assessing the possibility of inclusion of EVs in active management of the grid. Typical control strategies are discussed, presenting their benefits and challenges. The synergy between RES and EVs is shown as well, presenting the possibility to compensate for the negative effects of both with the help of smart control techniques. Then, a concept for a Monte Carlo analysis, for the assessment of EV integration on an urban medium voltage (MV) network is proposed. The data requirements, data processing, EV load modelling and assumptions that need to be made are given in detail. Different control strategies are suggested. A practical implementation on a MV network in the center of Skopje, Macedonia is conducted. Data supplied from the local distribution system operator, together with statistical and traffic analyses are combined to create a model of the grid. An evaluation of future penetration levels is made using national goals and targets. Moreover, numerical indices are adopted for assessing the performance of each control strategy proposed. Finally, a conclusion for the possibility of EV integration in the study case is presented, assessing both the local grid studied, as well as the current regulation situation in the country itself.
L'obiettivo di questa tesi è quello di fornire una panoramica completa dell'integrazione dei veicoli elettrici plug-in sulla rete elettrica e di mostrare uno studio su una rete reale. In primo luogo, lo sviluppo di nuove tecnologie legate alle fonti di energia rinnovabili (FER) è correlato all'adozione di una produzione decentralizzata, dando la necessità di un cambio di paradigma verso scenari di "smart grid". Allo stesso tempo, i progressi nel settore della mobilità elettrica hanno causato un aumento globale della penetrazione dei veicoli elettrici (EV) come principale fonte di mobilità. Questo introduce una nuova carica elettrica nella rete le cui caratteristiche e comportamenti tipici sono oggetto di molte ricerche scientifiche. È ampiamente considerato che la ricarica di veicoli elettrici in modo incontrollato può essere dannosa per la rete. Tuttavia, dal punto di vista della rete, un EV può presentare un prosumer mobile e intermittente. Inoltre, in queta tesi viene fornita una panoramica dei mercati dell'elettricità e delle strategie di “demand response”, valutando la possibilità di includere i veicoli elettrici nella gestione attiva della rete. Vengono discusse le strategie di controllo tipiche, presentando i vantaggi e le sfide associati a ciascuna. Inoltre, viene mostrata la sinergia tra FER ed EV, offrendo la possibilità di annullare gli effetti negativi con l'aiuto di tecniche di controllo intelligenti. Viene proposto un concetto per un'analisi Monte Carlo per la valutazione dell'integrazione dei EV su una rete urbana di tensione media (TM). I requisiti dei dati, l'elaborazione dei dati, la modellazione dei veicoli elettrici e le ipotesi che devono essere fatte sono dettagliati nella tesi. Sono suggerite diverse strategie di controllo. Un'implementazione pratica di una rete TM viene condotta nel centro di Skopje, in Macedonia. I dati forniti dal distributore di energia elettrica locale sono combinati con analisi statistiche e del traffico per creare un modello della rete. Viene effettuata una valutazione dei livelli di penetrazione futuri utilizzando obiettivi e traguardi nazionali. Inoltre, i indici numerici vengono utilizzati per valutare le prestazioni di ciascuna strategia di controllo proposta. Infine, viene presentata una conclusione sulla fattibilità dell'integrazione di veicoli elettrici nel caso di studio, valutando sia la rete locale studiata, sia l'attuale situazione normativa nel paese stesso.
Evaluating the impact of electric vehicle integration on an urban distribution network : challenges and opportunities
DIMOVSKI, ALEKSANDAR;JOSIFOVSKA, HRISTINA
2018/2019
Abstract
The goal of this thesis project is to give a thorough overview of the integration of plug-in Electric Vehicles (EVs) in the electric grid and to show a practical implementation on a real case study. First, the development of Renewable Energy Sources (RES) related technologies is correlated to the adoption of decentralized production, yielding the need for a paradigm shift towards “smart grid” scenarios. At the same time, the advancements in the e-mobility sector have caused a global increment in the penetration of electric vehicles as a main source of mobility. This is introducing a new electric load to the grid, whose characteristics and typical behaviors are the topic of many scientific researches. It is widely considered that charging the EV in an uncontrolled fashion can be detrimental to the grid. However, from the grid’s point of view, an EV can present a mobile, intermittent prosumer. Furthermore, an overview is given on electricity markets and demand response strategies, assessing the possibility of inclusion of EVs in active management of the grid. Typical control strategies are discussed, presenting their benefits and challenges. The synergy between RES and EVs is shown as well, presenting the possibility to compensate for the negative effects of both with the help of smart control techniques. Then, a concept for a Monte Carlo analysis, for the assessment of EV integration on an urban medium voltage (MV) network is proposed. The data requirements, data processing, EV load modelling and assumptions that need to be made are given in detail. Different control strategies are suggested. A practical implementation on a MV network in the center of Skopje, Macedonia is conducted. Data supplied from the local distribution system operator, together with statistical and traffic analyses are combined to create a model of the grid. An evaluation of future penetration levels is made using national goals and targets. Moreover, numerical indices are adopted for assessing the performance of each control strategy proposed. Finally, a conclusion for the possibility of EV integration in the study case is presented, assessing both the local grid studied, as well as the current regulation situation in the country itself.| File | Dimensione | Formato | |
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