• Energy Research

La tendance toujours croissante des sources d'énergie renouvelables (SER) dans le système électrique a accru l'incertitude dans le fonctionnement et le contrôle du système électrique. La vulnérabilité des ser face à la variation imprévisible des conditions météorologiques nécessite des ressources supplémentaires pour les soutenir. Dans ce cas, les systèmes de stockage d'énergie (SSE) sont inévitables car ils font partie des diverses ressources pour soutenir la pénétration des sources d'énergie renouvelables. Cependant, ESS a une capacité limitée à répondre à toutes les exigences d'une certaine application. Ainsi, l'hybridation de plusieurs ESS pour former un ESS composite est une solution potentielle. Lors de l'intégration de ces différents SSE, leur contrôle de partage du pouvoir joue un rôle crucial pour exploiter les caractéristiques complémentaires des uns et des autres. Par conséquent, cet article tente de regrouper les nombreuses stratégies de contrôle proposées dans la littérature. Diverses techniques de contrôle mises en œuvre pour HESS sont examinées de manière critique et les observations notables sont compilées pour de meilleures informations. En outre, les techniques de contrôle sont classées en grandes catégories et elles sont brièvement discutées avec leurs limites. À partir de l'analyse réalisée, les défis rencontrés dans la mise en œuvre de HESS pour les systèmes de micro-réseaux autonomes et connectés au réseau sont présentés. Enfin, les orientations futures sont tracées pour que les chercheurs puissent mener à bien la recherche et la mise en œuvre des technologies HESS. Dans l'ensemble, cet article servirait de guide complet sur les différentes techniques de contrôle mises en œuvre pour HESS, y compris leurs fonctionnalités, leurs limites et leurs applications en temps réel. La tendencia cada vez mayor de las fuentes de energía renovables (FER) en el sistema de energía ha aumentado la incertidumbre en el funcionamiento y control del sistema de energía. La vulnerabilidad de las FER ante la imprevisible variación de las condiciones meteorológicas exige recursos adicionales de apoyo. En tal caso, los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) son inevitables, ya que son uno de los diversos recursos para apoyar la penetración de las FER. Sin embargo, ESS tiene una capacidad limitada para cumplir con todos los requisitos de una determinada aplicación. Por lo tanto, la hibridación de múltiples ESS para formar un ESS compuesto es una solución potencial. Al integrar estas diferentes ESS, su control de reparto de poder juega un papel crucial para explotar las características complementarias entre sí. Por lo tanto, este artículo intenta reunir las numerosas estrategias de control propuestas en la literatura en un solo lugar. Varias técnicas de control implementadas para HESS se revisan críticamente y las observaciones notables se tabulan para obtener mejores conocimientos. Además, las técnicas de control se clasifican en categorías amplias y se discuten brevemente con sus limitaciones. A partir del análisis realizado, se presentan los desafíos a los que se enfrenta la implementación de HESS para sistemas de microrred autónomos y conectados a la red. Finalmente, se establecen las direcciones futuras para que los investigadores lleven a cabo la investigación e implementación de las tecnologías de HESS. En general, este artículo serviría como una guía exhaustiva sobre varias técnicas de control implementadas para HESS, incluidas sus características, limitaciones y aplicaciones en tiempo real. The ever increasing trend of renewable energy sources (RES) into the power system has increased the uncertainty in the operation and control of power system. The vulnerability of RES towards the unforeseeable variation of meteorological conditions demands additional resources to support. In such instance, energy storage systems (ESS) are inevitable as they are one among the various resources to support RES penetration. However, ESS has limited ability to fulfil all the requirements of a certain application. So, hybridization of multiple ESS to form a composite ESS is a potential solution. While integrating these different ESS, their power sharing control plays a crucial role to exploit the complementary characteristics of each other. Therefore, this article attempts to bring the numerous control strategies proposed in the literature at one place. Various control techniques implemented for HESS are critically reviewed and the notable observations are tabulated for better insights. Furthermore, the control techniques are classified into broad categories and they are briefly discussed with their limitations. From the carried-out analysis, the challenges faced towards the implementation of HESS for standalone and grid connected microgrid systems are presented. Finally, the future directions are laid out for the researchers to carry out the research and implementation of HESS technologies. Overall, this article would serve as a thorough guide on various control techniques implemented for HESS including their features, limitations and real-time applications. أدى الاتجاه المتزايد باستمرار لمصادر الطاقة المتجددة (RES) في نظام الطاقة إلى زيادة عدم اليقين في تشغيل نظام الطاقة والتحكم فيه. يتطلب ضعف RES تجاه الاختلاف غير المتوقع في ظروف الأرصاد الجوية موارد إضافية للدعم. في مثل هذه الحالة، تكون أنظمة تخزين الطاقة (ESS) لا مفر منها لأنها واحدة من بين الموارد المختلفة لدعم اختراق RES. ومع ذلك، فإن ESS لديها قدرة محدودة على تلبية جميع متطلبات تطبيق معين. لذلك، فإن تهجين العديد من ESS لتشكيل ESS مركب هو حل محتمل. أثناء دمج هذه ESS المختلفة، تلعب سيطرتها على تقاسم السلطة دورًا حاسمًا في استغلال الخصائص التكميلية لبعضها البعض. لذلك، تحاول هذه المقالة جلب استراتيجيات التحكم العديدة المقترحة في الأدبيات في مكان واحد. تتم مراجعة تقنيات التحكم المختلفة التي يتم تنفيذها لـ HESS بشكل نقدي ويتم جدولة الملاحظات البارزة للحصول على رؤى أفضل. علاوة على ذلك، يتم تصنيف تقنيات التحكم إلى فئات واسعة ويتم مناقشتها بإيجاز مع قيودها. من التحليل الذي تم إجراؤه، يتم عرض التحديات التي تواجه تنفيذ نظام هيس لأنظمة الشبكات الدقيقة المستقلة والمتصلة بالشبكة. أخيرًا، تم وضع التوجهات المستقبلية للباحثين لإجراء البحث وتنفيذ تقنيات هيس. بشكل عام، ستكون هذه المقالة بمثابة دليل شامل حول تقنيات التحكم المختلفة التي يتم تنفيذها لـ HESS بما في ذلك ميزاتها وقيودها وتطبيقاتها في الوقت الفعلي.

La tendance toujours croissante des sources d'énergie renouvelables (SER) dans le système électrique a accru l'incertitude dans le fonctionnement et le contrôle du système électrique. La vulnérabilité des ser face à la variation imprévisible des conditions météorologiques nécessite des ressources supplémentaires pour les soutenir. Dans ce cas, les systèmes de stockage d'énergie (SSE) sont inévitables car ils font partie des diverses ressources pour soutenir la pénétration des sources d'énergie renouvelables. Cependant, ESS a une capacité limitée à répondre à toutes les exigences d'une certaine application. Ainsi, l'hybridation de plusieurs ESS pour former un ESS composite est une solution potentielle. Lors de l'intégration de ces différents SSE, leur contrôle de partage du pouvoir joue un rôle crucial pour exploiter les caractéristiques complémentaires des uns et des autres. Par conséquent, cet article tente de regrouper les nombreuses stratégies de contrôle proposées dans la littérature. Diverses techniques de contrôle mises en œuvre pour HESS sont examinées de manière critique et les observations notables sont compilées pour de meilleures informations. En outre, les techniques de contrôle sont classées en grandes catégories et elles sont brièvement discutées avec leurs limites. À partir de l'analyse réalisée, les défis rencontrés dans la mise en œuvre de HESS pour les systèmes de micro-réseaux autonomes et connectés au réseau sont présentés. Enfin, les orientations futures sont tracées pour que les chercheurs puissent mener à bien la recherche et la mise en œuvre des technologies HESS. Dans l'ensemble, cet article servirait de guide complet sur les différentes techniques de contrôle mises en œuvre pour HESS, y compris leurs fonctionnalités, leurs limites et leurs applications en temps réel. La tendencia cada vez mayor de las fuentes de energía renovables (FER) en el sistema de energía ha aumentado la incertidumbre en el funcionamiento y control del sistema de energía. La vulnerabilidad de las FER ante la imprevisible variación de las condiciones meteorológicas exige recursos adicionales de apoyo. En tal caso, los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) son inevitables, ya que son uno de los diversos recursos para apoyar la penetración de las FER. Sin embargo, ESS tiene una capacidad limitada para cumplir con todos los requisitos de una determinada aplicación. Por lo tanto, la hibridación de múltiples ESS para formar un ESS compuesto es una solución potencial. Al integrar estas diferentes ESS, su control de reparto de poder juega un papel crucial para explotar las características complementarias entre sí. Por lo tanto, este artículo intenta reunir las numerosas estrategias de control propuestas en la literatura en un solo lugar. Varias técnicas de control implementadas para HESS se revisan críticamente y las observaciones notables se tabulan para obtener mejores conocimientos. Además, las técnicas de control se clasifican en categorías amplias y se discuten brevemente con sus limitaciones. A partir del análisis realizado, se presentan los desafíos a los que se enfrenta la implementación de HESS para sistemas de microrred autónomos y conectados a la red. Finalmente, se establecen las direcciones futuras para que los investigadores lleven a cabo la investigación e implementación de las tecnologías de HESS. En general, este artículo serviría como una guía exhaustiva sobre varias técnicas de control implementadas para HESS, incluidas sus características, limitaciones y aplicaciones en tiempo real. The ever increasing trend of renewable energy sources (RES) into the power system has increased the uncertainty in the operation and control of power system. The vulnerability of RES towards the unforeseeable variation of meteorological conditions demands additional resources to support. In such instance, energy storage systems (ESS) are inevitable as they are one among the various resources to support RES penetration. However, ESS has limited ability to fulfil all the requirements of a certain application. So, hybridization of multiple ESS to form a composite ESS is a potential solution. While integrating these different ESS, their power sharing control plays a crucial role to exploit the complementary characteristics of each other. Therefore, this article attempts to bring the numerous control strategies proposed in the literature at one place. Various control techniques implemented for HESS are critically reviewed and the notable observations are tabulated for better insights. Furthermore, the control techniques are classified into broad categories and they are briefly discussed with their limitations. From the carried-out analysis, the challenges faced towards the implementation of HESS for standalone and grid connected microgrid systems are presented. Finally, the future directions are laid out for the researchers to carry out the research and implementation of HESS technologies. Overall, this article would serve as a thorough guide on various control techniques implemented for HESS including their features, limitations and real-time applications. أدى الاتجاه المتزايد باستمرار لمصادر الطاقة المتجددة (RES) في نظام الطاقة إلى زيادة عدم اليقين في تشغيل نظام الطاقة والتحكم فيه. يتطلب ضعف RES تجاه الاختلاف غير المتوقع في ظروف الأرصاد الجوية موارد إضافية للدعم. في مثل هذه الحالة، تكون أنظمة تخزين الطاقة (ESS) لا مفر منها لأنها واحدة من بين الموارد المختلفة لدعم اختراق RES. ومع ذلك، فإن ESS لديها قدرة محدودة على تلبية جميع متطلبات تطبيق معين. لذلك، فإن تهجين العديد من ESS لتشكيل ESS مركب هو حل محتمل. أثناء دمج هذه ESS المختلفة، تلعب سيطرتها على تقاسم السلطة دورًا حاسمًا في استغلال الخصائص التكميلية لبعضها البعض. لذلك، تحاول هذه المقالة جلب استراتيجيات التحكم العديدة المقترحة في الأدبيات في مكان واحد. تتم مراجعة تقنيات التحكم المختلفة التي يتم تنفيذها لـ HESS بشكل نقدي ويتم جدولة الملاحظات البارزة للحصول على رؤى أفضل. علاوة على ذلك، يتم تصنيف تقنيات التحكم إلى فئات واسعة ويتم مناقشتها بإيجاز مع قيودها. من التحليل الذي تم إجراؤه، يتم عرض التحديات التي تواجه تنفيذ نظام هيس لأنظمة الشبكات الدقيقة المستقلة والمتصلة بالشبكة. أخيرًا، تم وضع التوجهات المستقبلية للباحثين لإجراء البحث وتنفيذ تقنيات هيس. بشكل عام، ستكون هذه المقالة بمثابة دليل شامل حول تقنيات التحكم المختلفة التي يتم تنفيذها لـ HESS بما في ذلك ميزاتها وقيودها وتطبيقاتها في الوقت الفعلي.

Electric vehicle technology has recently drawn a lot of interest on a global scale due to improved performance in its efficiency and the capability to solve the problems of carbon emission. As such, electric vehicles are the key to achieving sustainable development goals. This review article analyzes deeply the previous technical developments of electric vehicles, focusing on important topics like battery management systems, technologies of power electronics, techniques of charging, and the relevant algorithms and improvements. In addition, several critical problems, and difficulties are presented in order to pinpoint the gaps in the literature. To address the analysis of battery behavior, battery condition monitoring, real-time control design, temperature control, fault diagnostics, and efficiency of battery model are considered. This study highlighted the estimation techniques that predict the internal battery conditions such as internal temperature, state of health, and state of charge, which are difficult to be directly monitored and determined. A lithium-ion battery, a super-capacitor, and related bidirectional DC/DC converters constitutes the infrastructure of a hybrid power system. This review offers useful and practical recommendations for the future development of electric vehicle technology which in turn help electric vehicle engineers to be acquainted with effective techniques of battery storage, battery charging strategies, converters, controllers, and optimization methods to satisfy the requirements of sustainable development goals. Accordingly, this review article will be a platform and future guide for those who are interesting in the field of energy management and its development.

Electric vehicle technology has recently drawn a lot of interest on a global scale due to improved performance in its efficiency and the capability to solve the problems of carbon emission. As such, electric vehicles are the key to achieving sustainable development goals. This review article analyzes deeply the previous technical developments of electric vehicles, focusing on important topics like battery management systems, technologies of power electronics, techniques of charging, and the relevant algorithms and improvements. In addition, several critical problems, and difficulties are presented in order to pinpoint the gaps in the literature. To address the analysis of battery behavior, battery condition monitoring, real-time control design, temperature control, fault diagnostics, and efficiency of battery model are considered. This study highlighted the estimation techniques that predict the internal battery conditions such as internal temperature, state of health, and state of charge, which are difficult to be directly monitored and determined. A lithium-ion battery, a super-capacitor, and related bidirectional DC/DC converters constitutes the infrastructure of a hybrid power system. This review offers useful and practical recommendations for the future development of electric vehicle technology which in turn help electric vehicle engineers to be acquainted with effective techniques of battery storage, battery charging strategies, converters, controllers, and optimization methods to satisfy the requirements of sustainable development goals. Accordingly, this review article will be a platform and future guide for those who are interesting in the field of energy management and its development.

Solar Photovoltaic (PV) systems have become prominent and have attained the attention of energy engineers, governments and researchers. To achieve the maximum benefit from the PV system in spite of its nonlinear characteristic and environmental conditions, finding a robust maximum power point tracking method is essential. Over two decades, various researchers proposed numerous MPPT methods, but they failed to evaluate their methods on consistency, reliability, and robustness over several numbers of runs. Most of the researchers examined one configuration and they did not to consider the dynamic change in the irradiation conditions. Therefore, in this manuscript, the authors introduced a novel optimization technique Fractional chaotic Flower Pollination Algorithm (FC-FPA), by merging fractional chaos maps with flower pollination algorithm (FPA). The proposed technique, help FPA in extracting the Global Maximum Power Point (GMPP) under different partial shading patterns including with different PV array configurations. The proposed FC-FPA technique is tested and evaluated over 5 different patterns of partial shading conditions. The first three patterns are tested over 4S configuration made with Shell S36 PV module. The other two patterns are applied to the 4S2P configuration of Shell SM55 PV panels. The performance of the proposed variant is investigated by tracking the GMPP for abruptly changing shade pattern. Exclusive statistical analysis is performed over several numbers of runs. Comparison with perturb and observe MPPT technique is established. These results confirm that, the proposed method shows fast convergence, zero oscillation and rapid response for the dynamic change in irradiation with consistent behavior.

Solar Photovoltaic (PV) systems have become prominent and have attained the attention of energy engineers, governments and researchers. To achieve the maximum benefit from the PV system in spite of its nonlinear characteristic and environmental conditions, finding a robust maximum power point tracking method is essential. Over two decades, various researchers proposed numerous MPPT methods, but they failed to evaluate their methods on consistency, reliability, and robustness over several numbers of runs. Most of the researchers examined one configuration and they did not to consider the dynamic change in the irradiation conditions. Therefore, in this manuscript, the authors introduced a novel optimization technique Fractional chaotic Flower Pollination Algorithm (FC-FPA), by merging fractional chaos maps with flower pollination algorithm (FPA). The proposed technique, help FPA in extracting the Global Maximum Power Point (GMPP) under different partial shading patterns including with different PV array configurations. The proposed FC-FPA technique is tested and evaluated over 5 different patterns of partial shading conditions. The first three patterns are tested over 4S configuration made with Shell S36 PV module. The other two patterns are applied to the 4S2P configuration of Shell SM55 PV panels. The performance of the proposed variant is investigated by tracking the GMPP for abruptly changing shade pattern. Exclusive statistical analysis is performed over several numbers of runs. Comparison with perturb and observe MPPT technique is established. These results confirm that, the proposed method shows fast convergence, zero oscillation and rapid response for the dynamic change in irradiation with consistent behavior.

Pour répondre aux spécifications des appareils électroniques à faible coût et très fiables, les techniques de diagnostic des pannes jouent un rôle essentiel. Il est essentiel de trouver des défauts à un stade précoce de la conception, des composants, des matériaux ou de la fabrication au cours de la phase initiale. Ce document de synthèse tente de résumer les développements passés et les progrès récents dans les domaines de la fabrication verte, de la maintenance, de la prévision de la durée de vie utile restante (RUL), etc. L'état actuel de la recherche sur la fiabilité des composants électroniques, comprend principalement des mécanismes de défaillance, la surveillance de l'état et l'évaluation de la durée de vie résiduelle. Une analyse critique des études de fiabilité pour identifier leurs mérites relatifs et l'utilité des résultats de ces études vis-à-vis de la fabrication verte est présentée. Le large éventail d'outils et de techniques statistiques, empiriques et intelligents utilisés dans la littérature sont ensuite identifiés et cartographiés. Enfin, les résultats sont résumés et le déficit de recherche central est mis en évidence. Para cumplir con las especificaciones de dispositivos electrónicos de bajo coste y alta fiabilidad, las técnicas de diagnóstico de fallos desempeñan un papel esencial. Es vital encontrar fallas en una etapa temprana en el diseño, los componentes, el material o la fabricación durante la fase inicial. Este documento de revisión intenta resumir el desarrollo pasado y los avances recientes en las áreas de fabricación ecológica, mantenimiento, predicción de la vida útil restante (RUL) y similares. Se explora el estado actual de la técnica en la investigación de confiabilidad para componentes electrónicos, que incluye principalmente mecanismos de falla, monitoreo de condición y evaluación de vida útil residual. Se presenta un análisis crítico de los estudios de fiabilidad para identificar sus méritos relativos y la utilidad del resultado de estos estudios con respecto a la fabricación ecológica. La amplia gama de herramientas y técnicas estadísticas, empíricas e inteligentes utilizadas en la literatura se identifican y mapean. Finalmente, se resumen los hallazgos y se destaca la brecha central de la investigación. To meet the specifications of low cost, highly reliable electronic devices, fault diagnosis techniques play an essential role. It is vital to find flaws at an early stage in design, components, material, or manufacturing during the initial phase. This review paper attempts to summarize past development and recent advances in the areas about green manufacturing, maintenance, remaining useful life (RUL) prediction, and like. The current state of the art in reliability research for electronic components, mainly includes failure mechanisms, condition monitoring, and residual lifetime evaluation is explored. A critical analysis of reliability studies to identify their relative merits and usefulness of the outcome of these studies' vis-a-vis green manufacturing is presented. The wide array of statistical, empirical, and intelligent tools and techniques used in the literature are then identified and mapped. Finally, the findings are summarized, and the central research gap is highlighted. لتلبية مواصفات الأجهزة الإلكترونية منخفضة التكلفة والموثوقة للغاية، تلعب تقنيات تشخيص الأعطال دورًا أساسيًا. من الضروري العثور على العيوب في مرحلة مبكرة من التصميم أو المكونات أو المواد أو التصنيع خلال المرحلة الأولية. تحاول ورقة المراجعة هذه تلخيص التطورات السابقة والتطورات الحديثة في مجالات التصنيع الأخضر والصيانة والتنبؤ بالعمر الإنتاجي المتبقي وما شابه ذلك. يتم استكشاف أحدث التطورات الحالية في أبحاث الموثوقية للمكونات الإلكترونية، والتي تشمل بشكل أساسي آليات الفشل ومراقبة الحالة وتقييم العمر المتبقي. يتم تقديم تحليل نقدي لدراسات الموثوقية لتحديد مزاياها النسبية وفائدتها لنتائج هذه الدراسات مقابل التصنيع الأخضر. ثم يتم تحديد ورسم خرائط لمجموعة واسعة من الأدوات والتقنيات الإحصائية والتجريبية والذكية المستخدمة في الأدبيات. وأخيرًا، يتم تلخيص النتائج وتسليط الضوء على فجوة البحث المركزية.