MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006075
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621
■1001  ▼aPeng,  Jing.
■24510▼aDecarbonizing  Power  Systems:  The  Roles  of  Wind  Power  and  Energy  Storage  in  Phasing  Out  Fossil  Fuels
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a153  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Mathieu,  Johanna  L.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aThe  rapid  deployment  of  renewable  energy  and  energy  storage  technologies  is  driving  the  decarbonization  in  power  systems,  accompanied  by  the  retirement  of  fossil-fuel  power  plants.  While  this  transition  reduces  emissions,  it  also  introduces  challenges  related  to  system  reliability,  cost,  planning,  and  operation.  To  support  the  decarbonization  of  power  systems,  it  is  essential  to  investigate  the  multifaceted  roles  and  impacts  of  renewables  and  energy  storage  and  develop  strategies  to  facilitate  their  integration  while  phasing  out  fossil  fuels.This  thesis  first  develops  analysis  frameworks  based  on  optimization  models  to  study  the  interactions  between  wind  power,  energy  storage,  and  conventional  generators  in  energy  and  ancillary  services  markets  under  the  influence  of  decarbonization  policies.  The  analysis  focuses  on  understanding  the  mechanisms  driving  short-  and  long-term  changes  in  emissions,  costs,  and  fossil-fuel  retirements.  The  results  highlight  that  unexpected  emissions  outcomes  can  arise  due  to  the  co-optimization  of  energy  and  frequency  regulation  under  decarbonization  policies,  leading  to  costs  and  profits  that  influence  capacity  retirement  and  additions  over  time.  These  findings  emphasize  the  need  for  policymakers  and  system  operators  to  account  for  these  dynamics  and  align  technological  deployment  with  decarbonization  objectives.This  thesis  further  examines  strategies  for  replacing  fossil-fuel  generation  with  wind  power  and  energy  storage.  Specific  attention  is  given  to  systems  constrained  by  factors  such  as  remoteness,  insufficient  infrastructure,  and  other  limitations.  Three  strategies  -  replacing  exact  generation,  replacing  at  least  exact  generation,  and  replacing  total  energy  -  are  simulated  using  a  power  system  planning  and  economic  dispatch  optimization  model.  The  results  highlight  the  trade-offs  among  investment  costs,  operational  changes,  and  energy  security,  emphasizing  the  importance  of  strategic  decision-making  by  investors  and  system  operators  to  adopt  tailored  methods.Finally,  this  thesis  proposes  optimization  models  for  the  planning  and  operation  of  green  hydrogen  plants  with  energy  storage  and  hydrogen  storage  systems.  By  replacing  traditional  gas-fueled  methods,  wind  power  and  energy  storage  have  the  potential  to  decarbonize  other  economic  sectors  through  the  production  of  green  hydrogen.  The  thesis  identifies  key  trade-offs  between  hydrogen  storage  and  battery  storage  in  terms  of  meeting  demand  and  managing  component  degradation.  It  also  examines  the  impacts  of  different  emissions  accounting  policies  to  ensure  that  green  hydrogen  remains  ``green"  when  connected  to  power  grids.  The  findings  highlight  the  contrasting  and  complementary  effects  of  batteries  and  hydrogen  storage,  emphasizing  the  need  to  optimize  their  capacities  to  enhance  system  performance,  cost-efficiency,  and  compliance  with  emission  policies.By  addressing  these  interconnected  challenges,  this  thesis  contributes  to  understanding  the  mechanisms  driving  the  complexities  in  the  integration  of  new  technologies  and  the  retirement  of  conventional  ones.  It  also  contributes  to  proposing  optimization  models  to  facilitate  the  deployment  of  renewables  and  energy  storage,  and  link  power  systems  decarbonization  to  broader  energy  sectors  through  green  hydrogen.  The  thesis  provides  insights  into  the  system  design,  capacity  investment,  market  structures,  and  policy  interventions  required  to  achieve  a  reliable  and  cost-effective  energy  transition.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aPublic  policy
■653    ▼aEconomic  dispatch
■653    ▼aEnvironmental  policy
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■653    ▼aCoal  retirement
■653    ▼aPower  system  planning
■690    ▼a0544
■690    ▼a0791
■690    ▼a0438
■690    ▼a0630
■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=T17358110▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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