Power and Energy Commons^™

Probing Signal-Based Data-Driven Modeling Of Power Electronics Smart Converter Dynamics Using Power Hardware-In-The-Loop, Nischal Guruwacharya

Electronic Theses and Dissertations

The main objective of this dissertation is to develop a generalized simulation and modeling framework for extracting dynamics of power electronic converters (PECs) with grid support functions (GSFs) and validate model accuracy through experimental comparison with physical measurements. The dynamic models obtained from this modeling framework aim to facilitate accurate dynamic analysis of a highly integrated power system comprising inverter-based resources (IBRs), specifically for stability assessment. These dynamic models helped in reducing simulation time and computational complexity, thereby enhancing efficiency. Moreover, it provides valuable insights for utilities and grid operators involved in effective system planning, operation, and dispatch. The dynamics …

Technical And Economic Feasibility Of A Microgrid For A Fire Station In Humboldt County, California., Nishaant Kumar Sinha

Cal Poly Humboldt theses and projects

Microgrids are emerging as a promising solution to unreliable grid energy. Today, California is not only witnessing grid resiliency challenges from natural disasters such as wildfires, earthquakes, floods and heatwaves, but it is also seeking to green the grid and bring more renewables online. For example, Humboldt County, where this project is focused, has recently experienced an earthquake of 6.4M (on December 22nd, 2022), which shut down the regional grid for ~20 hours.

Microgrid adoption enables critical facilities to operate seamlessly. The Humboldt Bay Fire Station (HBFS) No.1 is one such example, where first responders work to protect citizens against …

Survey Of Routing Techniques-Based Optimization Of Energy Consumption In Sd-Dcn, Mohammed Nsaif, Gergely Kovásznai, Ali Malik, Ruairí De Fréin

Articles

The increasing power consumption of Data Center Networks (DCN) is becoming a major concern for network operators. The object of this paper is to provide a survey of state-of-the-art methods for reducing energy consumption via (1) enhanced scheduling and (2) enhanced aggregation of traffic flows using Software-Defined Networks (SDN), focusing on the advantages and disadvantages of these approaches. We tackle a gap in the literature for a review of SDN-based energy saving techniques and discuss the limitations of multi-controller solutions in terms of constraints on their performance. The main finding of this survey paper is that the two classes of …

Continuity Of Formal Power Series Products In Nonlinear Control Theory, W. Steven Gray, Mathias Palmstrøm, Alexander Schmeding

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Formal power series products appear in nonlinear control theory when systems modeled by Chen–Fliess series are interconnected to form new systems. In fields like adaptive control and learning systems, the coefficients of these formal power series are estimated sequentially with real-time data. The main goal is to prove the continuity and analyticity of such products with respect to several natural (locally convex) topologies on spaces of locally convergent formal power series in order to establish foundational properties behind these technologies. In addition, it is shown that a transformation group central to describing the output feedback connection is in fact an …

การประเมินด้านพลังงานสำหรับการทดแทนรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน ด้วยรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในพื้นที่กรุงเทพมหานคร, จันทร์จิรา ศรีทอง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แผนอนุรักษ์พลังงานในช่วงปี พ.ศ. 2561-2580 หรือ EEP 2018 ได้กำหนดเป้าหมายที่จะลดความเข้มการใช้พลังงานลงร้อยละ 30 ในปี พ.ศ. 2580 เมื่อเทียบกับ ปี พ.ศ. 2553 และภาคขนส่งเป็นสาขาเศรษฐกิจที่มีการใช้พลังงานสูง จึงกำหนดเป้าหมายลดการใช้พลังงานไว้ที่ร้อยละ 36 ของเป้าหมายพลังงานที่ต้องการลดทั้งหมด และได้บรรจุมาตรการการส่งเสริมยานยนต์ไฟฟ้า เป็นหนึ่งในมาตรการอนุรักษ์พลังงานภาคขนส่ง งานวิจัยนี้ศึกษาการประเมินปริมาณพลังงานเมื่อมีการทดแทนรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในพื้นที่กรุงเทพมหานคร รวมถึงประเมินต้นทุนพลังงาน และปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ในปี พ.ศ. 2565 โดยขั้นตอนการทดสอบอัตราการใช้พลังงานเป็นไปตาม REGULATION (EU) No. 134/2014 ขับขี่บนแชสซีไดนาโมมิเตอร์ด้วยการใช้รูปแบบวัฏจักรการขับขี่มาตรฐาน WMTC, stage 2 ผลการทดสอบอัตราการใช้พลังงานของรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในเป็น 9.5 เท่าของรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า สามารถประเมินต้นทุนพลังงาน และปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในคิดเป็น 8.7 และ 4.9 เท่าของรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า ตามลำดับ และผลของปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อมีการทดแทนรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในพื้นที่กรุงเทพมหานครด้วยสัดส่วน 100% ของจำนวนรถจักรยานยนต์จดทะเบียนสะสมในปี พ.ศ. 2565 สามารถลดปริมาณพลังงานได้ 2,931,807,066 kWh/year และสามารถลดต้นทุนพลังงานรวมถึงปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ 12,535,425,318 บาท/ปี และ 653,310 tCO2e/year ตามลำดับ และเพื่อเพิ่มทางเลือกในการประเมินความเป็นไปได้และการกำหนดทิศทางของนโยบายให้สามารถบรรลุเป้าหมายได้มากยิ่งขึ้น งานวิจัยนี้จึงได้เสนอการประเมินปริมาณพลังงาน รวมถึงปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และต้นทุนพลังงาน เมื่อมีการทดแทนรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ผ่านเกณฑ์ระดับประสิทธิภาพพลังงานเบอร์ 5 จากการวิเคราะห์ผลของอัตราการใช้พลังงานของรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ผ่านเกณฑ์เบอร์ 5 พบว่ามีอัตราการใช้พลังงานเป็น 2 เท่าของรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่ผ่านเกณฑ์เบอร์ 5 เมื่อมีการทดแทนรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ผ่านเกณฑ์เบอร์ 5 พบว่า สามารถลดปริมาณพลังงาน รวมถึงต้นทุนพลังงานและปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้น้อยกว่าการทดแทนด้วยด้วยรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่ผ่านเกณฑ์เบอร์ 5 ประมาณ 2 เท่า

การศึกษาความเป็นไปได้ของโครงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนแบบผสมผสานในพื้นที่ขาดแคลนไฟฟ้า: กรณีศึกษา บ้านสองแควพัฒนา จังหวัดเชียงราย, ธัญลักษณ์ เกตุโสภา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาความเป็นไปได้ของโครงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนแบบผสมผสานในพื้นที่ขาดแคลนไฟฟ้า กรณีศึกษา บ้านสองแควพัฒนา จังหวัดเชียงราย โดยพิจารณาจากการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าเพิ่มจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำของชุมชนที่มีอยู่เดิม แบ่งรูปแบบการติดตั้งเป็น 3 รูปแบบ ได้แก่ รูปแบบระบบพลังงานน้ำเครื่องยนต์ดีเซล รูปแบบระบบพลังงานน้ำและแสงอาทิตย์ สำรองด้วยแบตเตอรี่ รูปแบบพลังงานน้ำและแสงอาทิตย์ สำรองด้วยแบตเตอรี่และเครื่องยนต์ดีเซล ด้วยวิธีวิเคราะห์ต้นทุน-ผลประโยชน์ของโครงการ โดยใช้ดัชนีชี้วัดทางเศรษฐศาสตร์ ได้แก่ มูลค่าปัจจุบันสุทธิ อัตราผลตอบแทนทางการเงิน อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุน และต้นทุนพลังงานไฟฟ้า รวมถึงพิจารณาผลประโยชน์จากการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของระบบผลิตไฟฟ้า ผลการศึกษาพบว่าระบบพลังงานน้ำและแสงอาทิตย์ สำรองด้วยแบตเตอรี่มีความน่าลงทุนมากที่สุด มีอัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุนมากที่สุด คือ 1.15 และมีต้นทุนพลังงานต่อหน่วยต่ำที่สุด คือ 15.53 บาทต่อหน่วย และสามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 26,020 kgCO2eq/ปี ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การวิเคราะห์เปรียบเทียบความคุ้มค่าระหว่างแผงโซล่าเซลล์แบบหน้าเดียวและแบบสองหน้า บนทุ่นลอยน้ำในจังหวัดสระบุรี, วัลลภ ยอดเสนี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการประเมินพลังงานไฟฟ้าจากการติดตั้งระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ แบบทุ่นลอยน้ำ กรณีที่เลือกติดตั้งแผงโซล่าเซลล์แบบหน้าเดียวและแบบสองหน้า พร้อมทั้งประเมินความคุ้มค่าการลงทุน ในลักษณะวิเคราะห์เปรียบเทียบพลังงานไฟฟ้ากับต้นทุนการลงทุนและดำเนินการที่แตกต่างกัน ข้อมูลในการออกแบบติดตั้งได้จากโครงการอ้างอิงภายในพื้นที่แหล่งน้ำ ณ จังหวัดสระบุรี เปรียบเทียบความคุ้มค่าการลงทุนด้วยตัวบ่งชี้ทางการเงิน ได้แก่ ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าตลอดอายุโครงการ มูลค่าปัจจุบันสุทธิ อัตราผลตอบแทนภายในและระยะเวลาคืนทุน จากผลการประเมินพบว่าพลังงานไฟฟ้าของการติดตั้งรูปแบบแผงโซล่าเซลล์แบบหน้าเดียว ตลอดอายุโครงการได้เท่ากับ 33,103,493 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ขณะที่รูปแบบแผงโซล่าเซลล์แบบสองหน้าได้เท่ากับ 34,136,578 กิโลวัตต์-ชั่วโมง เป็นพลังงานไฟฟ้าสูงกว่าแผงโซล่าเซลล์แบบหน้าเดียว ร้อยละ 3.12 ในส่วนผลการวิเคราะห์เปรียบเทียบความคุ้มค่าด้วยตัวชี้บ่งทางการเงิน สำหรับรูปแบบการติดตั้งด้วยแผงโซล่าเซลล์แบบหน้าเดียวและแบบสองหน้า ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าตลอดอายุโครงการ เท่ากับ 1.33 และ 1.44 บาทต่อหน่วย มูลค่าปัจจุบันสุทธิ เท่ากับ 64,991,271 และ 64,843,834 บาท อัตราผลตอบแทนภายใน เท่ากับ ร้อยละ 33.34 และ 32.16 ระยะเวลาคืนทุน 3.41 และ 3.56 ปี ตามลำดับ บ่งบอกให้เห็นว่าแผงโซล่าเซลล์แบบหน้าเดียว มีความคุ้มค่าในการลงทุนมากกว่าแผงโซล่าเซลล์แบบสองหน้า สำหรับการติดตั้งบนทุ่นลอยน้ำ อ้างอิงรูปแบบและพื้นที่ติดตั้งจากโครงการ ณ จังหวัดสระบุรี

การประเมินวัฏจักรชีวิตการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการใช้เทคโนโลยียานยนต์มลพิษต่ำในภาคขนส่งทางถนน, วิภาสพล อ่อนสอาด

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยียานยนต์และประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ใช้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลตลอดอายุการใช้งาน ด้วยวิธีการประเมินวัฏจักรชีวิตด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเท่านั้น สำหรับการศึกษานี้จะเริ่มต้นจากประเมินวัฏจักรชีวิตเชื้อเพลิง (Fuel cycle) ตั้งแต่แหล่งกำเนิดของพลังงานเชื้อเพลิง ได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพ น้ำมันดีเซล ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (Liquefied petroleum gas) ก๊าซธรรมชาติอัด (Compressed natural gas) พลังงานไฟฟ้า และพลังงานไฮโดรเจน ไปสู่การขับเคลื่อนสำหรับยานยนต์สันดาปภายใน (Internal combustion engine vehicle) และยานยนต์ไฟฟ้า (Electric vehicle) ต่อมาประเมินวัฏจักรชีวิตของยานยนต์ (Vehicle cycle) ตั้งแต่การผลิตยานยนต์ไปสู่การกำจัดซาก จากนั้นจึงวิเคราะห์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งวัฏจักรชีวิตเชื้อเพลิง และวัฏจักรชีวิตของยานยนต์ ซึ่งผลการศึกษาพบว่ายานยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง ยานยนต์ไฟฟ้าปลั๊กอินไฮบริด (E0) ยานยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (E0) และยานยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ มีศักยภาพลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวัฏจักรได้ถึงร้อยละ 33.15, 30.44, 13.85 และ 13.07 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (E0) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานหลักในปัจจุบัน นอกจากเทคโนโลยียานยนต์ไฟฟ้าที่ปล่อยมลพิษต่ำแล้ว เชื้อเพลิงประเภทชีวภาพ เป็นแนวทางเลือกอย่างหนึ่งที่มีศักยภาพในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

การประเมินคลัสเตอร์เพื่อตั้งโรงไฟฟ้าขยะมูลฝอยชุมชนกรณีศึกษาจังหวัดเชียงราย, อมรเทพ อรรถอาภา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ประเทศไทยตั้งเป้าหมายที่จะทำให้เกิดความเป็นกลางทางคาร์บอนภายในปี ค.ศ. 2050 การแปลงของเสียเป็นพลังงาน (WtE) มีความสำคัญในการบรรลุเป้าหมายดังกล่าว แต่ด้วยความซับซ้อนของขั้นตอนการจัดตั้งโรงไฟฟ้าเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้โครงการไม่บรรลุตามเป้าหมาย งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การประเมินจำนวนคลัสเตอร์ที่เหมาะสมของสถานที่กำจัดขยะมูลฝอย 116 แห่งในจังหวัดเชียงรายเพื่อจัดตั้งโรงไฟฟ้า WtE บน 3 ฉากทัศน์ และประเมินศักยภาพกำลังการผลิตไฟฟ้าให้สอดคล้องกับปริมาณขยะ ใช้โปรแกรม QGIS คัดกรองสถานที่ฯ ซึ่งคำนึงถึงปัจจัยทางด้านสังคมและกฏหมายเป็นหลัก พบว่ามี 19 แห่งที่มีศักยภาพทำเลที่ตั้ง ใช้ซอฟต์แวร์ ออเรนจ์ กำหนดปริมาณคลัสเตอร์ที่เหมาะสมโดยเคมีนส์และค่าซิลลูเอท พบว่าการแบ่งเป็น 3 คลัสเตอร์เหมาะสมที่สุด และฉากทัศน์ขนส่งมีปริมาณขยะของ Outlier น้อยที่สุด ศักยภาพการผลิตไฟฟ้า 7.69 MWe รองมาคือฉากทัศน์ศูนย์กลาง 7.66 MWe และฉากทัศน์เชื้อเพลิง 7.57 MWe จากงานวิจัยมีข้อเสนอแนะว่าฉากทัศน์ขนส่งเหมาะสมที่สุดสำหรับจังหวัดเชียงรายเนื่องจากการขนาดกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าในแต่ละคลัสเตอร์มีการกระจายต่ำที่สุด, มีปริมาณขยะของสถานที่ฯที่เป็น outlier น้อยที่สุด อีกทั้งตำแหน่งที่ตั้งของโรงไฟฟ้าจะอยู่จุดที่เข้าถึงสะดวกที่สุดดังนั้นจะส่งผลกระทบต่อสังคมและชุมชนในแง่ของการสัญจรน้อยที่สุดด้วย

A Partial Discharge Inception Voltage Modeling Approach, Shilpi Mukherjee, Tristan Mark Evans, David Huitink, H. Alan Mantooth

Electrical Engineering Faculty Publications and Presentations

A partial discharge inception voltage modeling approach promoting design-for-reliability considerations in advanced power modules is presented. As power modules are being operated at higher voltages and become more compact to meet power density demands, there is an increased risk of partial discharge, the silent precursor to electrical breakdown that degrades insulation material. The trade-off between voltage class and module compaction must be quantified. This work presents a methodology to model the tradeoff for any substrate and encapsulant material. A surface charge density-based partial discharge inception voltage (PDIV) model was developed to overcome the challenges in electric field-based models. The model …

Mitigating Anomalous Electricity Consumption In Smart Cities Using An Ai-Based Stacked-Generalization Technique, Arshid Ali, Laiq Khan, Nadeem Javaid, Safdar Hussain Bouk, Abdulaziz Aldegheishem, Nabil Alrahjeh

Computer Science Faculty Publications

Energy management and efficient asset utilization play an important role in the economic development of a country. The electricity produced at the power station faces two types of losses from the generation point to the end user. These losses are technical losses (TL) and non-technical losses (NTL). TLs occurs due to the use of inefficient equipment. While NTLs occur due to the anomalous consumption of electricity by the customers, which happens in many ways; energy theft being one of them. Energy theft majorly happens to cut down on the electricity bills. These losses in the smart grid (SG) are the …

An Unmanned Aircraft System For Marking Live Power Lines To Prevent Bird Collisions, Mattheuns D. Pretorius, Lourens Leeuwner, Kaajial Durgapersad, Constant Hoogstad, Peter Beckedahl, Michael D. Michael, Kishaylin Chetty

Human–Wildlife Interactions

Collisions with overhead power lines represent a significant cause of mortality for a number of large bird species worldwide. Certain threatened species are severely impacted by power line collisions, particularly those for which there are no other known significant threats. In South Africa, bird collisions with overhead power line cables, including collisions with phase conductors and shield wires, contribute significantly to annual threatened bird species mortalities associated with Eskom power lines. The most practical mitigation measure is to attach bird anti-collision devices as markers on the cables. Current marking methods involve installations by hand, where linemen are hoisted up to …

System Analysis Of An Internal Combustion Engine (Ice) – Solid Oxide Fuel Cell (Sofc) Hybrid Cycle, Jose Javier Colon Rodriguez

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Due to the intermittent nature of renewable energy and the rigid operation of existing coal plants, the need for flexible power generation technology is eminent. Hybrid energy systems have shown potential for flexible, grid following dynamics while maintaining higher efficiencies. The work below focuses on the performance analysis of a proposed 100 kW pressurized Internal Combustion Engine (ICE) and Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) hybrid system. The un-utilized fuel from the SOFC stack provided the chemical energy to operate the engine. A turbocharger was used to deliver the necessary air flow for both the stack and engine. An external reformer …

Enabling Cybersecure And Resilient Smart Distribution Grid With Edge Devices, Partha Sarathi Sarker

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The smart distribution grid achieves enhanced efficiency and flexibility through the utilization of advanced communication infrastructure, digital devices, and robust computation and control capabilities. Grid-edge devices including distributed energy resources (DERs) like solar photovoltaics (PV), battery storage systems, and intelligent electric loads like electric vehicles and smart appliances, are contributing to the growth of the smart distribution grid. This evolution is transforming the grid into a multifaceted network of interconnected devices and systems, enabling bidirectional data communication and power flows. However, these new layers of data integration and control in the smart grid introduce vulnerabilities to cyberattacks and accidental failures, …

Ai-Driven Security Constrained Unit Commitment Using Predictive Modeling And Eigen Decomposition, Talha Iqbal

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Security Constrained Unit Commitment (SC-UC) is a complex large scale mix integer constrained optimization problem solved by Independent System Operators (ISOs) in the daily planning of the electricity markets. After receiving offers and bids, ISOs have only few hours to clear the day-ahead electricity market. It requires a lot of computational effort and a reasonable time to solve a large-scale SC-UC problem. However, exploiting the fact that a UC problem is solved several times a day with only minor changes in the system data, the computational effort can be reduced by learning from the historical data and identifying the patterns …

Dynamic Modeling, Data Reconciliation, Parameter Estimation, And Health Monitoring Of A Supercritical Power Plant, Katherine Grace Hedrick

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

With the introduction of a larger portion of renewable sources of power coming onto the U.S. power grid in recent decades, the operational strategy of coal-fired power plants has changed significantly to focus more on flexibility in response to the changing energy market. This has naturally led to different operational challenges. Many of these challenges are focused on the boilers within these plants, as they are producing more emissions and experiencing increased damage during load-following, which in turn leads to increased costs from penalties for not achieving emission standards or maintenance costs as boilers accumulate damage from the cycling behavior. …

Fem Eem Dataset: Optimising Retrofitted Insulation For Irish Residential Building Walls, Rakshit D. Muddu, Aimee Byrne, Anthony Robinson Dr.

Datasets

A large number of combinations of Irish wall types, insulation materials, and heating fuel types were produced to compare the multiple variables which influence Optimal Insulation Thickness values. The total cost (TC) and carbon emission (CE) at optimum insulation thickness (OIT) for all combinations of insulation material and three types of fuel are considered. The dataset presents OIT for solid wall, cavity wall and cavity block wall types located in Monaghan, Dublin, and Kerry.

Wavelet-Based Real-Time Harmonic Phasor Estimation In Complex Signals With Inter-Harmonics And Transient Events, M A Aziz Jahan

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Addressing the evolving challenges in modern power systems induced by the integration of Inverter Based Resources (IBRs), such as solar inverters, wind turbine converters, electric vehicle charging stations etc is the main goal of this research. The study focuses on the critical task of harmonic phasor estimation in the presence of sub-harmonics, inter-harmonics, time-varying harmonics, DC offset, transient events, and other power quality disturbances. A novel wavelet-based harmonic phasor estimation method is proposed to enhance accuracy, particularly during transient events, ensuring a nuanced understanding of phase angle variations. The research emphasizes the versatility of wavelet analysis for both steady-state and …

Implementation And Optimization Of Multi-Resonance And Phase Control Of The Electrical Power Take-Off On A Wec Array For Improved Performance, Madelyn G. Veurink

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Many governments around the world are pledging to reduce their consumption of fossil fuels as they look to curb the amount of green house gasses they release into the atmosphere. These green house gasses are what scientists blame for global warming and the recent increase in extreme weather events. Producing electricity is one of the largest producers of these gasses but utilizing renewable sources can greatly decrease the amount of green house gasses produced. Common forms of renewable energies are wind and solar and both of these green energies have reached a state of maturation where they are economically viable …

Energy Assessment Of E-Motorcycles As A Clean Transport Mode For Passenger Mobility: A Case Of Ilala District, Dar Es Salaam, John Shirima

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

Electric motorcycles or e-motorcycles is a clean mode of road transport that present a prominent solution toward decarbonizing cities. Despite of e-motorcycles being cleaner than gasoline ones, at the moment, there is missing information whether it is feasible to replace gasoline motorcycles with e-motorcycles used for business transport purposes. This paper, therefore, presents the results comparing energy usage when using e-motorcycles and when using the gasoline motorcycles. The energy demand for driving passengers using an e-motorcycle in the precarious routes originated from Gongo la Mboto bus stop to Segerea bus stop, Buguruni Malapa, Gerezani bus stop, Kivukoni bus stop, and …

Lead Acid Battery Recycling In The Current Tanzania Industrialization Drive: Challenges And Opportunities, Divina D. Kaombe

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

ABSTRACT Advancements in automotive technologies, Information and Communications Technology and renewable energy technologies have increased the use of lead acid batteries as a source of portable and rechargeable energy. This has considerably increased the number of spent batteries with adverse effects on the environment and human health; which calls for recycling of spent batteries. This work was conducted to investigate challenges facing the formal business of recycling spent batteries and potential manufacturers of new lead-acid batteries in Tanzania. The work involved collection of information from key stakeholders such as collectors, dealers, Tanzania Revenue Authority and recyclers. It was found out …

Carbon-Al Interface Effect On The Performance Of Ionic Liquid-Based Supercapacitor At 3 V And 65 OC, Zhen-Zhen Ye, Shu-Ting Zhang, Xin-Qi Chen, Jin Wang, Ying Jin, Chao-Jie Cui, Lei Zhang, Lu-Ming Qian, Gang Zhang, Wei-Zhong Qian

Journal of Electrochemistry

Ionic liquid (IL) electrolyte-based supercapacitors (SCs) have advantages of high operating voltage window, high energy density and nonflammability, as compared to conventional acetonitrile-based organic electrolyte SCs, and are typically suitable for the large-scale energy storage in the era of carbon neutrality full of renewable, but unstable electricity. However, current efforts were concentrated on the study with coin-cell type of IL-SCs, and less has been reported on the pouch type of IL-SCs for a long cycling time yet. To fabricate a reliable SC for the life time test or for the accelerated aging test under high temperature, one should concern the …

Application Of Artificial Intelligence To Lithium-Ion Battery Research And Development, Zhen-Wei Zhu, Jing-Yi Qiu, Li Wang, Gao-Ping Cao, Xiang-Ming He, Jing Wang, Hao Zhang

Journal of Electrochemistry

Lithium-ion batteries (LIBs) have become one of the best solutions to the energy storage issue in modern society. However, the battery materials and device development are both complex, and involve multivariable problems. Traditional trial-and-error approach, which relies on researchers to conduct experiments, has encountered bottlenecks in the improvement of the battery performance. Artificial intelligence (AI) is the most potential technology to deal with this issue due to its powerful high-speed and capabilities of processing massive data. In particular, the capability of machine learning (ML) algorithms in assessing multidimensional data variables and discovering patterns in the sets are expected to assist …

Advances On Composite Cathodes For Lithium-Sulfur Batteries, Xi-Yao Li, Chang-Xin Zhao, Bo-Quan Li, Jia-Qi Huang, Qiang Zhang

Journal of Electrochemistry

Lithium-sulfur (Li-S) batteries are deemed as high-promising next-generation energy storage technique due to their ultrahigh theoretical energy density, where the sulfur cathodes with high specific capacity guarantee the energy density advantage and directly determine the battery performances. After decades of exploration, the most promising sulfur cathodes are sulfur/carbon composite (S/C) cathodes and sulfurized polyacrylonitrile (SPAN) cathodes. In this manuscript, recent advances on S/C and SPAN cathodes in Li-S batteries are comprehensively reviewed. The electrochemical reaction circumstances on S/C and SPAN cathodes are firstly introduced and compared to reveal the working mechanisms of the two types of Li-S batteries. The S/C …

Multi-Electron Reaction-Boosted High Energy Density Batteries: Material And System Innovation, Rui-Qi Guo, Feng Wu, Xin-Ran Wang, Ying Bai, Chuan Wu

Journal of Electrochemistry

The continuous development of the global energy structure transformation has put forward higher demands upon the development of batteries. The improvements of the energy density have become one of the important indicators and hot topic for novel secondary batteries. The energy density of existing lithium-ion battery has encountered a bottleneck due to the limitations of material and systems. Herein, this paper introduces the concept and development of multi-electron reaction materials over the past twenty years. Guided by the multi-electron reaction, light weight electrode and multi-ion effect, current development strategies and future trends of high-energy-density batteries are highlighted from the perspective …

Preparation Of Highly-Cyclized Sulfurized Polyacrylonitrile For Lithium-Sulfur Batteries, Xuan Ji, Jia-Yu Wang, An-Bang Wang, Wei-Kun Wang, Ming Yao, Ya-Qin Huang

Journal of Electrochemistry

Sulfurized polyacrylonitrile (SPAN) is regarded as an attractive cathode candidate of lithium-sulfur (Li-S) batteries for its non-dissolution mechanism and effective alleviation of polysulfides shuttling issue in Li-S batteries, displaying high utilization of cathode active material, outstanding cycle stability and structural stability. However, the relation between cyclization degree and cycle stability of SPAN is still unveiled. In this work, SPAN-C-V composites were synthesized by co-introduction of CuSO₄ and zinc n-ethyl-n-phenyldithiocarbamate (ZDB) in the co-heating of sulfur and polyacrylonitrile. The co-introduction of CuSO₄ and ZDB reduced the cyclization reaction onset temperature of PAN while increased the C—C/C=C within SPAN-C-V, thus …

Distribution Network Operation With Solar Photovoltaic And Energy Storage Technology, Mohammad Ramin Feizi

Electrical Engineering Theses and Dissertations

Among distributed energy resources, solar photovoltaic (PV) generation has the largest penetration in the distribution networks. Serving electric vehicles (EV) with renewable resource generation would further reduce the carbon footprint of the energy supply chain for electric vehicles. However, the integration of solar PV and EVs in the unbalanced distribution network introduces several challenges including voltage fluctuations, voltage imbalances, reverse power flow, and protection devices’ malfunctions. The uncertainties associated with solar PV integration and electric vehicles operation require significant effort to develop accurate optimization methodologies in the unbalanced distribution systems operation. In this thesis, in order to cope with the …

Cyber-Secure Distributed Control Of Microgrids With Improved Communication And Control Protocols, Jee Won Choi

Mechanical Engineering ETDs

This dissertation proposes a cyber-secure distributed control of microgrids with improved communication and control protocols. The finite-time event-triggered control protocol for islanded AC and DC secondary control is introduced. For AC microgrids, the proposed strategy can effectively perform frequency restoration and voltage regulations while sharing the active and reactive power among the distributed generators (DGs) based on their power ratings. For DC microgrids, the proposed control protocol can provide accurate current sharing and critical bus voltage regulation. The finite-time control enables a system to reach a consensus in a finite period of time enhanced from asymptotic convergence. The event-triggered communication …

Nuclear Power Plant In Las Vegas, Ryan W. Murray

Undergraduate Research Symposium Posters

This research focuses on the impact of a “Nuclear Power Plant in Las Vegas” or ‘NPP in LV’ for short. Nuclear power is clean, has no greenhouse gas emissions, and has a moderate cost of kilowatt hours. Las Vegas, or more specifically Clark County uses Gas power plants to produce a majority of their electricity. My project will show what a nuclear plant could do if built in the city of Las Vegas. What is a Nuclear power plant? The EIA’s definition is “A nuclear power plant uses the heat that a nuclear reactor produces to turn water into steam, …

Resiliency Of Levee-Protected Power Networks To Flooding In A Changing Climate Integrating Environmental Justice, Seyed Saeed Miraee-Ashtiani

Theses and Dissertations

Electric power system (EPS) is an integral part of infrastructure systems. Ensuring its resiliency to extreme weather events and natural hazards is crucial to protect the safety, economy and public health. Recorded and projected data show an increase in the frequency and severity of extreme weather events and natural hazards attributed to a changing climate. It is critical to ensure the integrity of the aging infrastructure systems and to promote environmental justice by shrinking the energy-equity gap to lower power outages in disadvantaged communities.

An important aspect is the resiliency interdependency of EPS to other critical infrastructure systems, an aspect …