The Potential Role of Hybrid Renewable Energy System for Grid Intermittency Problem: A Techno-Economic Optimisation and Comparative Analysis

Abstract

The renewed interest for power generation using renewables due to global trends provides an opportunity to rethink the approach to address the old yet existing load shedding problem. In the literature, limited studies are available that address the load shedding problem using a hybrid renewable energy system. This paper aims to fill this gap by proposing a techno-economic optimisation of a hybrid renewable energy system to mitigate the effect of load shedding at the distribution level. The proposed system in this work is configured using a photovoltaic array, wind turbines, an energy storage unit (of batteries), and a diesel generator system. The proposed system is equipped with a rule-based energy management scheme to ensure efficient utilisation and scheduling of the sources. The sizes of the photovoltaic array, wind turbine unit, and the batteries are optimised via the grasshopper optimisation algorithm based on the multi-criterion decision that includes loss of power supply probability, levelised cost of electricity, and payback period. The results for the actual case study in Quetta, Pakistan, show that the optimum sizes of the photovoltaic array, wind turbines, and the batteries are 35.75 kW, 10 kW, and 28.8 kWh, respectively. The sizes are based on the minimum values of levelised cost of electricity (6.64 cents/kWh), loss of power supply probability (0.0092), and payback period (7.4 years). These results are compared with conventional methods (generators, uninterruptible power supply, and a combined system of generator and uninterruptible power supply system) commonly used to deal with the load shedding problem. The results show that the renewable based hybrid system is a reliable and cost-effective option to address grid intermittency problem.

Performance and Techno-Economic Analysis of Optimal Hybrid Renewable Energy Systems for the Mining Industry in South Africa

“…This parameter is instrumental for engineers, planners, and operators as it provides a quantitative measure of the system's robustness and resilience. Loss of Power Supply Probability (LPSP) serves as a fundamental metric for assessing the adequacy of hybrid energy systems in meeting energy demands [44].…”

Забезпечення Балансу Енергії В Локальній Системі З Відновлюваною Генерацією

“…1. Architecture of the hybrid energy system [1] сприятливим для стану генератора, хоча використовуються і установки регульованої потужності. Для регульованого генератора зі змінною в часі потужністю залежність витрат палива від поточної потужності не є лінійною: так, за даними [20] Щодо режимів генерації та споживання, то для ВДЕ використано дані щодо погодних факторів (швидкість вітру, сонячна радіація) для умов півдня України, та типовий характер споживання населеним пунктом (нас.…”

“…В науковій літературі відображено певні дослідження, які акцентують увагу на перевагах гібридного використання відновлюваної енергії в локалізованих енергетичних системах. Зокрема, в роботі [1] описана локальна система, влаштована з використанням фотоелектричних батарей, вітрових турбін, накопичувачів енергії (акумуляторів) і дизель-генераторної системи. Параметри елементів системи оптимізуються на основі багатокритеріального рішення, що охоплює втрату ймовірності електропостачання, приведену вартість електроенергії та окупність.…”

Reliability Assessment of Power Systems in High-Load Areas with High Proportion of Gas-Fired Units Considering Natural Gas Loss

“…Next, the amount of gas lost for the minimal cut set r is calculated. Each line has a maximum allowable gas-transmission volume and an ongoing gas-transmission task, and the difference between the two is the reserve capacity of the line [31]. The reserve capacity of the minimal cut set is equal to the sum of the reserve capacities of all the gas-transmission lines that make up the minimal cut set.…”