MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006316
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621
■1001  ▼aMoring,  Hannah.
■24510▼aMathematical  Methods  for  Managing  Distributed  Energy  Resources
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a175  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Mathieu,  Johanna.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aDistributed  energy  resources  (DERs)  like  roof-top  solar,  electric  vehicles,  and  flexible  loads,  have  emerged  as  promising  solutions  to  both  decarbonize  and  democratize  the  energy  sector.  Without  the  proper  technical  and  socioeconomic  tools,  DERs  will  not  only  fail  to  achieve  these  goals,  but  they  will  also  leave  the  grid  less  reliable  and  less  resilient  than  it  is  today.  This  thesis  explores  methods  for  leveraging  DERs  to  enhance  grid  reliability,  resiliency,  and  equity.  Grid  reliability  ensures  the  adequate  and  stable  supply  of  electricity  to  meet  demand  while  resilience  defines  the  grid's  ability  to  withstand  and  recover  from  disruptions  such  as  faults  or  cyber-attacks.  Energy  equity  is  the  concept  that  the  benefits  of  energy  should  be  distributed  fairly  and  justly,  regardless  of  race,  socioeconomic  status,  or  ability.  This  dissertation,  containing  3  projects,  uses  optimization  and  control  to  tackle  these  critical  issues  in  the  context  of  DER  integration.  Specifically,  novel  optimization  algorithms  and  control  strategies  are  proposed  to  reduce  the  extent  of  power  outages  using  networked  microgrids,  to  enable  DERs  and  DER  aggregations  to  participate  in  electricity  markets  while  maintaining  reliability,  and  to  ensure  DERs  are  treated  equitably.  Additionally,  we  present  relevant  sociotechnical  analysis  like  how  regulatory  frameworks,  market  structures,  and  system  operator  decisions  impact  the  benefits  that  DERs  can  provide  society.  In  the  first  project  within  this  dissertation,  the  system  impacts  of  two  different  market  mechanisms  currently  implemented  by  two  U.S.  independent  system  operators  for  managing  the  energy  constraints  of  battery  energy  storage  providing  frequency  regulation  are  analyzed.  A  qualitative  comparison  in  terms  of  the  responsibilities  of  involved  parties,  impacts  on  resource  requirements,  and  how  market  rules  impact  utilization  is  presented.  Controller  and  market  simulations  are  used  to  quantitatively  compare  the  two  strategies  in  terms  of  regulation-signal  following  performance  and  additional  system  control  effort.    In  the  second  project,  we  formulate  a  robust  optimization  problem  for  configuring  a  distribution  network  composed  of  networked  microgrids  to  minimize  load  shedding  and  generator  costs  during  contingencies,  accounting  for  load  uncertainty.  After  reformulation  for  tractability,  we  present  a  novel  cutting-plane  algorithm  to  solve  the  problem.  In  addition,  we  present  a    real-time  optimal  power  flow  algorithm  to  operate  the  DERs  after  reconfiguration  and  present  modifications  to  the  cutting-plane  algorithm  to  improve  scalability.  Detailed  numerical  studies  highlight  the  benefits  of  networked  microgrids  on  system  resilience  and  the  significance  of  considering  load  uncertainty  in  operational  decision-making.  Without  proper  management  DERs  can  cause  reliability  issues  such  as  over-  and  under-voltages,  over-current  violations,  and  transformer  overheating.  In  this  three-part  project,  we  investigate  an  existing  method  for  managing  DERs  and  DER  aggregations,  dynamic  operating  envelopes,  to  ensure  network  reliability.  Dynamic  operating  envelopes,  or  simply  operating  envelopes,  represent  node-specific  dynamic  net  export  limits  set  by  the  system  operator.  In  the  first  part  of  this  project,  we  analyze  market  and  social  implications,  comparing  operating  envelopes  to  another  proposed  DER  aggregation  management  method.  Next,  we  examine  and  address  technical  challenges  in  operating  envelope  implementation.  Finally,  we  propose  a  more  equitable  implementation  for  determining  operating  envelopes.  The  novelty  of  our  proposed  fair-over-time  implementation  is  that  it  allows  the  operating  envelope  allocations  to  be  unfair  at  any  time  step  but  requires  that  the  allocations  be  fair  over  the  entire  time  horizon.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aApplied  physics
■650  4▼aApplied  mathematics
■653    ▼aDistributed  energy  resources
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■653    ▼aEnergy  justice
■653    ▼aEnergy  constraints
■690    ▼a0544
■690    ▼a0791
■690    ▼a0215
■690    ▼a0364
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bElectrical  and  Computer  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359854▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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