Characterization of domestic microgrid with vehicle-to-home(V2H) functions

With the increasing number of electric vehicles on the roads and the electrification of domestic energy consumption, several issues on the production and distribution systems are expected, at both national and local levels. The Vehicle-to-home(V2H) technology could help overcoming these challenges by supporting the integration of renewable sources of energy or by providing services to the distribution network. This thesis is part of a wider project that aims at identifying the potential of the V2H technology in providing energy services for both the final user and a potential aggregator. Therefore, the objective of this thesis is twofold: first to build a disaggregated load curve of a domestic user based on the real behaviour of domestic appliances, and second to better understand the behaviour of bidirectional EV chargers in various operating conditions. To fulfil the first objective, three main activities were conducted: the construction of a working cycle database of house appliances, the measurement and registration of power quality inside the house under different combinations of operations, and the design and realisation of VBA program able to reproduce aggregated daily load curves based on the electrical behaviour of domestic appliances. Regarding the characterisation of bidirectional charging devices for electric vehicles, this thesis presents the results of several tests conducted in a laboratory facility. They revealed, among other things, that these devices are still in a consolidation phase regarding both their electric operation, and the stability of the control-and-command signals.

Con l'aumento del numero di veicoli elettrici sulle strade e l'elettrificazione del consumo energetico domestico, si prospettano diverse problematiche sui sistemi di produzione e distribuzione, sia a livello nazionale che locale. La tecnologia Vehicle-to-home(V2H) potrebbe aiutare a superare queste sfide supportando l'integrazione di fonti di energia rinnovabili o fornendo servizi alla rete di distribuzione. Questa tesi fa parte di un progetto più ampio che mira a identificare il potenziale della tecnologia V2H nel fornire servizi energetici sia per l'utente finale che per un potenziale aggregatore. Pertanto, l'obiettivo di questa tesi è duplice: in primo luogo costruire una curva di carico disaggregata di un'utenza domestica basata sul comportamento reale degli elettrodomestici, e in secondo luogo comprendere meglio il comportamento dei caricabatterie EV bidirezionali in varie condizioni operative. Per raggiungere il primo obiettivo, sono state condotte tre attività principali: la costruzione di un database dei cicli di lavoro degli elettrodomestici, la misurazione e la registrazione della qualità dell'energia elettrica all'interno dell'abitazione in diverse combinazioni di operazioni e la progettazione e realizzazione di un programma VBA in grado di riprodurre curve di carico giornaliere aggregate basate sul comportamento elettrico degli elettrodomestici. Per quanto riguarda la caratterizzazione dei dispositivi di ricarica bidirezionale per veicoli elettrici, questa tesi presenta i risultati di diversi test condotti in laboratorio. Essi hanno rivelato, tra l'altro, che questi dispositivi sono ancora in fase di consolidamento sia per quanto riguarda il loro funzionamento elettrico, sia per quanto riguarda la stabilità dei segnali di controllo e comando.