Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.Nghiên cứu giải pháp tối ưu hoá quá trình điều khiển và vận hành trạm sạc tích hợp điện mặt trời tại Việt Nam.
THE MINISTRY OF INDUSTRY AND TRADE ELECTRIC POWER UNIVERSITY VAN NGUYEN NGOC A RESEARCH ON OPTIMAL SOLUTIONS FOR CONTROL AND OPERATION OF PHOTOVOLTAIC INTEGRATED CHARGING STATIONS IN VIETNAM DISSERTATION: ENERGY ENGINEERING Hanoi - 2023 THE MINISTRY OF INDUSTRY AND TRADE ELECTRIC POWER UNIVERSITY VAN NGUYEN NGOC A RESEARCH ON OPTIMAL SOLUTIONS FOR CONTROL AND OPERATION OF PHOTOVOLTAIC INTEGRATED CHARGING STATIONS IN VIETNAM Field: Energy engineering Code: Pilot DISSERTATION: ENERGY ENGINEERING SUPERVISOR ASSOC PROF DR DUC NGUYEN HUU Hanoi - 2023 i DECLARATION I hereby declare that this is my original research work The cited information in the dissertation has been properly referred and the sources are clearly indicated The data and research results presented in this thesis are truthful and have not been published in any other scientific work Hanoi, 10th August 2023 Supervisor Ph.D Candidate ASSOC PROF DR Duc Nguyen Huu Van Nguyen Ngoc AKNOWLEDGEMENTS I would like to express my sincere gratitude to the supervisor, Assoc Prof Dr Duc Nguyen Huu, for his supervision, support, and encouragement throughout the course of my research He has motivated and inspired my research and was constantly supportive of my endeavors His profound expertise and insightful advice had been invaluable in my research Under his supervision, I not only built my research skills but learnt a lot of interpersonal skills as well I am deeply appreciative of the Electric Power University's leadership, the Postgraduate Training Department, the Faculty of Energy Technology, and the Electrical Engineering Faculty, as well as professors, colleagues … who had provided me assistance and motivation during the research I had the opportunity of collaborating with numerous fellow students and engineers throughout my Ph.D journey I am sincerely grateful for their valuable contribution Lastly, I would like to thank my wife and my beloved family Their unconditional love had been invaluable in maintaining my dedication and enthusiasm during the research Hanoi, 10th August 2023 Ph.D Candidate Van Nguyen Ngoc TABLE OF CONTENTS DECLARATION i AKNOWLEDGEMENTS .ii TABLE OF CONTENTS .iii ABBREVIATIONS .vi LIST OF TABLES .vii LIST OF FIGURES viii INTRODUCTION 1 Motivation for research 1.1 COP26 and PDP VIII – the commitments of Vietnam to sustainable development 1.2 The transition to electric two-wheeler mobility in Vietnam’s urbans 1.3 Rooftop solar power development in Vietnam and its impacts 1.4 PV-integrated charging stations – A solution for both E2W and rooftop solar development Research goals, scope, and research questions Research methodology Research contributions and outline of the thesis 10 CHAPTER I: OVERVIEW OF ELECTRIC VEHICLE CHARGING STATIONS – ARCHITECTURES AND CONTROL ALGORITHMS .11 1.1 Charging station architectures .11 1.1.1Centralized control architecture .12 1.1.2Decentralized control architecture 12 1.1.3Hierarchical control architecture 13 1.1.4Proposal of E2W charging station architecture 14 1.2 EV charging station control algorithms 15 1.2.1Algorithms focus on technical aspects 16 1.2.2Algorithms focus on economic objectives .21 1.3 Summary .23 CHAPTER II: MODELING OF PV-INTEGRATED ELECTRIC- TWOWHEELER CHARGING STATIONS 24 2.1 Chapter objectives 24 2.2 Charging station block diagram .24 2.3 Realtime model .25 2.3.1PV module and PV array .25 2.3.2Battery model 27 2.3.3DC-DC boost converter and maximum power point tracking (MPPT) algorithm 30 2.3.4Grid-tie inverter .32 2.3.5Bi-directional charger/discharger 33 2.4 Long-term model 34 2.5 Summary .35 CHAPTER III: CHARGING POWER ALLOCATION ALGORITHM FOR E2W CHARGING STATIONS 36 3.1 Chapter objectives 36 3.2 Input data requirements 36 3.2.1Electric bike and electric motorcycle specifications 37 3.2.2Charging behaviors 38 3.2.3Conventional load profile 43 3.2.4Solar power output profile .43 3.2.5Battery degradation - A crucial consideration of V2G technology 43 3.3 Charging power allocation algorithm for E2Ws 44 3.3.1Mathematical formulation of the algorithm 46 3.3.2Algorithm flowchart 49 3.3.3Case study .53 3.4 Summary .61 CHAPTER IV: OPTIMAL CHARGING ALGORITHM BASED ON RECEDING HORIZON FRAMEWORK 63 4.1 Chapter objectives 63 4.2 Mathematical formulation, control framework and algorithm flowchart .64 4.2.1Objective function 64 4.2.2Quadratic Programming with MATLAB .66 4.2.3Receding horizon framework 67 4.2.4Flowchart algorithm 70 4.3 Case study and simulation results 71 4.3.1Charging station at university 72 4.3.2Office charging station 85 4.3.3Apartment charging station 91 4.3.4Charging station at factory 97 4.4 Summary .104 CHAPTER V: REALTIME RESPONSES OF E2W CHARGING AND PRACTICAL VERIFICATION 106 5.1 Chapter objectives .106 5.2 Real-time charging/discharging simulation 106 5.3 Testing workbench set up 108 5.3.1The technical scope of the test bench 108 5.3.2Test bench design and operation 110 5.3.3Test bench set up 112 5.3.4Testing results .119 5.4 Summary 121 CONCLUSIONS 124 LIST OF PUBLICATIONS 125 REFERENCES 126 ABBREVIATIONS No Abbreviation English BESS Battery energy storage system DOD DSM Depth of discharge Demand side management DSO Distributed system operator 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 E2W EV EVCS EVG FIT G2V GHG HEV ICE OP PCC PDF PDP PEV PHEV PV Electric Two-wheeler Electric vehicle Electric vehicle charging station Electric vehicle group Feed-in-tariff Grid to vehicle Greenhouse gas Hybrid electric vehicle Internal combustion engine Optimization problem Point of common coupling Probability density function Power development plan Plug-in electric vehicle Plug-in hybrid electric vehicle Photovoltaic 21 QP Quadratic programming 22 RES Renewable energy source 23 SO System operator 24 25 26 27 28 SOC TOU UI V2G VIS State of charge Time of use User interface Vehicle to grid Vehicle information system Vietnamese Hệ thống tích trữ lượng ắc quy Mức xả sâu Quản lý nhu cầu điện Người vận hành hệ thống phân phối Xe điện hai bánh Xe điện Trạm sạc xe điện Nhóm xe điện Biểu giá FIT Lưới tới xe điện Khí nhà kính Xe điện lai Động đốt Bài toán tối ưu Điểm kết nối Hàm mật độ xác suất Quy hoạch điện Xe điện có cắm sạc Xe điện lai có cắm sạc Quang điện Quy hoạch toàn phương Nguồn tái tạo Người vận hành hệ thống Trạng thái sạc Thời điểm sử dụng Giao diện người dùng Xe điện tới lưới Hệ thống thông tin xe LIST OF TABLES Table 1.1 Classification of charging station problems 16 Table 2.1 PV panel specifications 26 Table 2.2 Voc = f (SOC, temp) 29 Table 2.3 Rchg = f (SOC, temp) .29 Table 2.4 Rdis = f (SOC, temp) .29 Table 3.1 The family of L-category vehicles 37 Table 3.2 E2W specifications 38 Table 3.3 System Information .54 Table 3.4 Load variance in four different scenarios .57 Table 4.1 Load variance in different scenarios 76 Table 4.2 Arrival/ departure time probability distribution parameters 78 Table 4.3 Load variance in different scenario 83 Table 4.4 Arrival/ departure time probability distribution parameters 85 Table 4.5 Load variance in different scenarios 90 Table 4.6 Arrival/ departure time probability distribution parameters 91 Table 4.7 Load variance in different scenarios 96 Table 4.8 Arrival/ departure time probability distribution parameters 97 Table 4.9 Load variance in different scenarios 102 Table 5.1 Cell specifications 113 Table 5.2 Battery pack specifications 113 Table 5.3 Micro grid tie inverter specifications 114 Table 5.4 Specifications of boost/buck converters 115 Table 5.5 Specifications of solar inverter and solar panel 116 Table 5.6 Other devices .117 LIST OF FIGURES Figure Private vehicle ownership in Vietnam and other countries Figure Traffic congestion in Hanoi .2 Figure The fifteen most polluted cities in Southeast Asia in 2018 Figure Map of average daily global horizontal irradiance (GHI) in Vietnam .4 Figure Top 10 countries by PV installed capacity in 2020 Figure A PV-integrated E2W charging station .6 Figure Charging station block diagram Figure 1.1 Charging station architecture 12 Figure 2.1 Charging station block diagram 24 Figure 2.2 The one-diode model and Thevenin equivalent circuit 25 Figure 2.3 PV panel model 27 Figure 2.4 The equivalent circuit model of a battery .28 Figure 2.5 Battery model .29 Figure 2.6 DC-DC boost converter block 30 Figure 2.7 Flowchart of P&O algorithm 31 Figure 2.8 P-V curve .31 Figure 2.9 Flowchart of INC algorithm 32 Figure 2.10 Transformation to the 𝑑𝑞 coordinate system 32 Figure 2.11 Determination of 𝑤𝑡 .32 Figure 2.12 Control signal block for generating PWM signals 33 Figure 2.13 PWM signal generation and the inverter power circuit 33 Figure 2.14 Bi-directional charger 33 Figure 3.1 Arrival/departure distribution function - trip home 40 Figure 3.2 Probability densities of home arrival and departure times 41 Figure 3.3 Probability densities of workplace arrival and departure times 42 Figure 3.4 Arrival/departure distribution function (shift operation) 42 Figure 3.5 Flowchart of stage algorithm .51 Figure 3.6 Flowchart of stage algorithm .51