MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■1001  ▼aOyefeso,  Oluwagbemileke.
■24510▼aModeling  and  Control  of  Electric  Loads  for  Ancillary  Services  and  Decarbonization
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a159  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Hiskens,  Ian  A.;Mathieu,  Johanna  L.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aTowards  decarbonizing  power  systems  and  achieving  sustainability  goals,  traditional  power  plants,  such  as  coal  fired  power  plants,  are  being  phased  out  and  replaced  with  renewable  generation  alternatives.  Historically,  synchronous  generators  of  traditional  power  plants  provided  much  of  the  essential  load  balancing  services  required  to  match  scheduled  generation  and  demand,  ensuring  power  system  reliability.  Hence,  with  the  sunsetting  of  traditional  generation,  new  sources  of  load  balancing  flexibility  are  needed.  Furthermore,  the  inherent  intermittent  and  variable  nature  of  renewable  generation  typically  requires  an  increase  in  the  load  balancing  services  needed.  Aggregations  of  electric  loads,  such  as  thermostatically  controlled  loads  (TCLs),  hold  substantial  potential  to  offer  this  flexibility,  given  their  thermal  inertia  and  ubiquity.TCLs  are  an  ubiquitous  resource  with  inherent  temporal  flexibility  that  allows  them  cycle  on/off  and  consume  power  in  cycles.  This  flexibility  can  be  leveraged  for  power  system  objectives.  The  abundance  and  spatial  distribution  of  TCLs  make  them  a  prime  and  valuable  candidate  to  provide  flexibility  to  the  power  grid.This  dissertation  develops  models  and  control  algorithms  for  leveraging  the  flexibility  of  TCL  resources  and  practically  demonstrates  the  ancillary  service  and  decarbonization  potential  of  these  loads.  Building  on  established  hierarchical  load  control  methods,  a  novel  device-driven  approach  for  coordinating  aggregations  of  TCLs  is  created.  The  developed  control  design  was  tested  and  validated  via  simulations  and  hardware-in-the-loop  (HIL)  experiments.  Also,  communication  architectures  enabling  cyber-physical  demonstrations  of  load  control  for  frequency  regulation  were  developed.In  this  dissertation,  the  state-of-the-art  device-driven  packetized  energy  management  (PEM)  aggregate  load  control  strategy,  which  coordinates  only  thermostatic loads  without  compressors,  is  improved  upon  to  create  a  new  device-driven  method  that  enables  coordination  and  control  of  all  classes  of  thermostatic  loads.  The  new  control  approach  when  compared  to  the  state-of-the-art  PEM,  significantly  improves  control  flexibility  and  signal  tracking  performance  with  the  load  aggregation.  It  is  demonstrated  with  simulation  and  HIL  experiments  that  the  newly  developed  device-driven  control  is  able  to  satisfactorily  (according  to  industry  standards)  provide  up  to  1  MW  capacity  of  frequency  regulation  balancing  service  using  about  a  thousand  residential  air  conditioners.  An  aggregate  model  of  the  new  device-driven  strategy  that  can  be  used  for  predictive  control  and  analyzing  system  dynamics  is  also  developed.There  exists  significant  efforts  to  decarbonize  by  replacing  fossil-fuel  dependent  systems  like  space  heating  with  electric  heat  pumps,  appliances  such  as  dryers  and  water  heaters,  with  electric  versions.  The  transition  to  electrified  homes  is  crucial  for  climate  goals  but  requires  precise  evaluation  methods  to  understand  energy,  economic,  and  environmental  impacts.  A  systematic  review  of  energy  modeling  approaches,  used  in  electrification  and  decarbonization  impact  assessments,  is  also  presented  in  this  dissertation.Overall,  this  dissertation  attempts  to  establish  credibility  for  aggregate  control  of  electric  loads  in  providing  power  system  balancing  services  and  harnessing  the  decarbonization  potential  of  load  electrification.  This  dissertation  identifies  and  overcomes  challenges  involving  electric  load  aggregations,  showing  they  can  indeed  provide  the  additional  flexibility  required  in  modern  power  systems. 
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aEngineering
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■650  4▼aEnvironmental  engineering
■653    ▼aThermostatically  controlled  loads
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■653    ▼aAir  conditioners
■653    ▼aPacketized  energy  management
■653    ▼aFrequency  regulation
■690    ▼a0544
■690    ▼a0791
■690    ▼a0537
■690    ▼a0775
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bElectrical  and  Computer  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-11B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358101▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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