PIANIFICAZIONE OTTIMALE DI VEICOLI ELETTRICI IN CONFIGURAZIONE V2G PER IL LIVELLAMENTO DEL CARICO E LA MINIMIZZAZIONE DEI COSTI DI UTENTI RESIDENZIALI

The incessant uptake of electric vehicles is mainly due to the vehicle-to-grid (V2G) energy exchange mode which allows power grid support and higher energy efficiency. In this thesis work, a quadratic optimization problem is implemented in MATLAB to peak-shave and valley-fill the aggregate power consumption profile of 96 residential customers by optimally scheduling the electric vehicles charging/discharging process at their home chargers, hence exploiting V2G mode and using real-world UK data of power consumption, PV production and parking lot occupancy. Moreover, a comparison between the study case with and without PV panels is carried out in order to evaluate if the renewable energy integration improves the aggregate power request and thus how it influences the optimization of the EVs charging/discharging process. From an economic point of view, in order to minimize the total daily energy cost of the residential aggregate, equipped with PV, a linear optimization problem of EVs charging/discharging process with diverse time-of-use prices has been performed. The target is to assess whether the customer savings increase compared to the case in which no dynamic tariffs are used. The validity and advantage of the proposed approach has been verified by simulation results.

Il continuo aumento dell’utilizzo di veicoli elettrici è dovuto principalmente alla modalità di scambio energetico vehicle-to-grid (V2G) che consente supporto alla rete elettrica e una maggiore efficienza energetica. In questo lavoro di tesi, in MATLAB viene implementato un problema di ottimizzazione quadratica per affrontare il meccanismo di peak-shaving e valley-filling del profilo di potenza di un aggregato residenziale costituito da 96 clienti, programmando in modo ottimale il processo di carica/scarica dei veicoli elettrici ai loro caricatori domestici, sfruttando quindi la modalità V2G e utilizzando dati reali del Regno Unito per quanto riguarda profilo di domanda, generazione fotovoltaica e presenza di veicoli elettrici ai rispettivi caricatori. Inoltre, viene effettuato un confronto tra il caso di studio con e senza energia fotovoltaica al fine di valutare se l'integrazione di energia rinnovabile migliora il profilo di potenza dell’aggregato e come influisce sull'ottimizzazione del processo di carica/scarica dei veicoli elettrici. Da un punto di vista economico, è stato eseguito un problema di ottimizzazione lineare del processo di carica/scarica di veicoli elettrici per minimizzare il costo energetico totale giornaliero dell'aggregato residenziale, dotato di PV, con diverse tariffe di prezzo. L'obiettivo è valutare se i risparmi dei clienti aumentano rispetto al caso in cui non vengano utilizzate tariffe dinamiche. La validità e i vantaggi dell'approccio proposto sono stati verificati mediante simulazioni.