Microgrids with hybrid renewable energy sources are increasing and it is a promising solution to electrify remote areas where distribution network expansion is not feasible or not economical. Standalone microgrids with environment-friendly hybrid energy sources is a cost-effective solution that ensures system reliability and energy security. This paper determines the optimal capacity, energy dispatching and techno-economic benefits of standalone microgrid in remote area in Tamilnadu, India. Microgrids with hybrid energy sources comprising photovoltaic (PV), wind turbine (WT), battery energy storage system (BESS) and diesel generator (DG) are considered in this paper. Various case studies are implemented with hybrid energy sources and for each case study a comparative analysis of techno-economic benefits is demonstrated. Eight different configurations of hybrid energy sources are modeled with renewable fractions of 50%, 60%, 65%, and 100%, respectively. The optimization analysis is carried out using Hybrid Optimization Model for Electric Renewable (HOMER) software. Impact of demand response is also demonstrated on energy dispatching and techno-economic benefits. Simulation results are obtained for the optimal capacity of PV, WT, DG, converter, and BESS, charging/discharging pattern, state of charge (SOC), net present cost (NPC), cost of energy (COE), initial cost, operation cost, fuel cost, greenhouse gas emission penalty and payback period considering seasonal load variation. It is observed that PV+BESS is the most economical configuration. COE in standalone microgrid is higher than the conventional grid price. The results show that CO 2 emissions in hybrid PV+WT+DG+BESS are reduced by about 68% compared with the traditional isolated distribution system with DG.

中文翻译：

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混合可再生能源在微电网中的最佳能源管理和技术经济分析

具有混合可再生能源的微电网正在增加，这是使配电网扩展不可行或不经济的偏远地区电气化的有前途的解决方案。具有环保型混合能源的独立微电网是一种经济高效的解决方案，可确保系统可靠性和能源安全性。本文确定了印度泰米尔纳德邦偏远地区的独立微电网的最佳容量，能量分配和技术经济效益。本文考虑了具有混合能源的微电网，包括光伏（PV），风力涡轮机（WT），电池储能系统（BESS）和柴油发电机（DG）。利用混合能源实施了各种案例研究，并针对每种案例研究对技术经济效益进行了比较分析。对混合能源的八种不同配置进行了建模，可再生分数分别为50％，60％，65％和100％。使用可再生电力混合优化模型（HOMER）软件进行优化分析。需求响应对能源分配和技术经济效益的影响也得到了证明。针对PV，WT，DG，转换器和BESS的最佳容量，充电/放电模式，充电状态（SOC），净现值（NPC），能源成本（COE），初始成本，运营获得了仿真结果成本，燃料成本，温室气体排放罚款以及考虑季节性负荷变化的投资回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 使用可再生电力混合优化模型（HOMER）软件进行优化分析。需求响应对能源分配和技术经济效益的影响也得到了证明。针对PV，WT，DG，转换器和BESS的最佳容量，充电/放电模式，充电状态（SOC），净现值（NPC），能源成本（COE），初始成本，运营获得了仿真结果成本，燃料成本，温室气体排放罚款以及考虑季节性负荷变化的投资回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 使用可再生电力混合优化模型（HOMER）软件进行优化分析。需求响应对能源分配和技术经济效益的影响也得到了证明。针对PV，WT，DG，转换器和BESS的最佳容量，充电/放电模式，充电状态（SOC），净现值（NPC），能源成本（COE），初始成本，运营获得了仿真结果成本，燃料成本，温室气体排放罚款以及考虑季节性负荷变化的投资回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 需求响应对能源分配和技术经济效益的影响也得到了证明。针对PV，WT，DG，转换器和BESS的最佳容量，充电/放电模式，充电状态（SOC），净现值（NPC），能源成本（COE），初始成本，运营获得了仿真结果成本，燃料成本，温室气体排放罚款以及考虑季节性负荷变化的投资回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 需求响应对能源分配和技术经济效益的影响也得到了证明。针对PV，WT，DG，转换器和BESS的最佳容量，充电/放电模式，充电状态（SOC），净现值（NPC），能源成本（COE），初始成本，运营获得了仿真结果成本，燃料成本，温室气体排放罚款以及考虑季节性负荷变化的投资回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 考虑季节负荷变化的温室气体排放罚款和回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 考虑季节负荷变化的温室气体排放罚款和回收期。可以看出，PV + BESS是最经济的配置。独立微电网的COE高于常规电网价格。结果表明，CO 2 与传统的带有DG的隔离式配电系统相比，PV + WT + DG + BESS混合动力系统的排放减少了约68％。