The efficient management of energy resources in modern smart grids is becoming increasingly critical due to growing energy demands and the need for sustainability. To address these challenges, this study introduces a novel hybrid optimization approach that combines quantum computing techniques with classical algorithms. By leveraging the strengths of Variational Quantum Algorithms (VQAs) alongside traditional optimization methods for preprocessing and postprocessing, the proposed framework offers an effective solution to complex combinatorial problems inherent in smart grid operations. Experimental evaluations on simulated grid models demonstrate significant improvements in energy efficiency—up to 25%—compared to conventional optimization techniques. This work highlights the transformative potential of quantum computing in advancing the operational efficiency of energy systems and ensuring scalability for future smart grid applications.
The growing need to ensure the viability of energy islands of territorial communities requires the development of effective methods for short term forecasting of energy demand. This problem becomes especially relevant in the context of warfare and an unstable energy situation. The paper is devoted developing a neural network model for short-term forecasting of demand energy islands of territorial communities with combined production of electricity and heat. The research used the architecture of long short-term memory, a recurrent neural network for manage sequential data with a time dependence. The model is trained using data history and integrated into an automated control system. The obtained results indicate a high accuracy of forecasting using the long short-term memory model. The average absolute forecast deviation is approximately 2.2%, R2 about 95%, and the root mean square (RMS) deviation is 0.0008. The model is superior in its efficiency for the support vector regression (SVR) models and random linear regression (Prophet). The implementation of the short-term forecasting model of energy demand in automated control systems of energy islands with combined production of electricity and heat allows collecting historical data and forecasting consumption in real time. This contributes the prompt coordination of the generation renewable energy sources (RES), form the balance of the energy system in combining production, adjustment of the load schedule, reduction of flows from the external grid and optimization energy costs.
PL
Rosnąca potrzeba zapewnienia żywotności wysp energetycznych społeczności terytorialnych wymaga opracowania skutecznych metod krótkoterminowego prognozowania zapotrzebowania na energię. Problem ten staje się szczególnie istotny w kontekście działań wojennych i niestabilnej sytuacji energetycznej. Artykuł poświęcony jest opracowaniu modelu sieci neuronowej do krótkoterminowego prognozowania zapotrzebowania na energię wysp terytorialnych społeczności przy skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepła. W badaniach wykorzystano architekturę pamięci długoterminowej, rekurencyjną sieć neuronową do zarządzania sekwencyjnymi danymi z zależnością czasową. Model jest trenowany przy użyciu historii danych i zintegrowany z automatycznym systemem sterowania. Uzyskane wyniki wskazują na wysoką dokładność prognozowania przy użyciu modelu pamięci długoterminowej. Średnie bezwzględne odchylenie prognozy wynosi około 2,2%, R2 około 95%, a odchylenie średniej kwadratowej (RMS) wynosi 0,0008. Model ten jest lepszy pod względem wydajności dla modeli regresji wektorów nośnych (SVR) i losowej regresji liniowej (Prophet). Wdrożenie krótkoterminowego modelu prognozowania zapotrzebowania na energię w zautomatyzowanych systemach sterowania wysp energetycznych o skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepła pozwala na zbieranie danych historycznych i prognozowanie zużycia w czasie rzeczywistym. Przyczynia się to do szybkiej koordynacji wytwarzania odnawialnych źródeł energii (OZE), kształtowania bilansu systemu energetycznego w skojarzonej produkcji, dostosowania harmonogramu obciążenia, redukcji przepływów z sieci zewnętrznej i optymalizacji kosztów energii.
Accurate short ‑term electricity price forecasting (ST ‑EPF) is critical for managing smart grids and ensuring efficient market operations. This paper presents a novel Hybrid Deep Neural Network (HDNN) model that combines five powerful architectures: CNN, LSTM, BiLSTM, GRU, and MLP. This model is specifically designed to handle the complex spatial and temporal patterns inherent in electricity price data. Using Bayesian optimization, the HDNN adapts its structure and fine ‑tunes its hyperparameters to best fit the unique characteristics of the dataset. We tested our model on two real ‑time datasets from ISO New England’s WCMA and RI zones, where it consistently outperformed traditional machine learning methods, standalone deep learning models, and other hybrid variants on key metrics: MAPE, MAE, RMSE, and R². The results highlight the mod el’s exceptional accuracy and adaptability, making it a valuable tool for electricity market stakeholders. Its dynamic optimization and flexible design provide a solid framework for future smart grid forecasting applications.
PL
Dokładne prognozowanie cen energii elektrycznej w krótkim okresie (ST ‑EPF) jest kluczowe dla zarządzania inteligentnymi sieciami i zapewnienia efektywnego funkcjonowania rynków. W niniejszym artykule przedstawiono nowy model Hybrydowej Głębokiej Sieci Neuronowej (HDNN), który łączy pięć zaawansowanych architektur: CNN, LSTM, BiLSTM, GRU oraz MLP. Model ten został zaprojektowany specjalnie do analizy złożonych wzorców przestrzennych i czasowych, które są nieodłączne w danych dotyczących cen energii elektrycznej. Dzięki optymali zacji Bayesowskiej, HDNN dostosowuje swoją strukturę i precyzyjnie reguluje hiperparametry, aby najlepiej dopasować się do unikalnych cech zbioru danych. Nasz model został przetestowany na dwóch zbiorach danych w czasie rzeczywistym z regionów WCMA i RI organizacji ISO New England, gdzie konsekwentnie przewyższał tradycyjne metody uczenia maszynowego, samodzielne modele głębokiego uczenia oraz inne hybry dowe warianty w kluczowych metrykach: MAPE, MAE, RMSE i R². Wyniki podkreślają wyjątkową dokładność i elastyczność modelu, czyniąc go cennym narzędziem dla uczestników rynku energii. Jego dynamiczna optymalizacja i elastyczna konstrukcja stanowią solidne ramy dla przyszłych zastosowań w prognozowaniu dla inteligentnych sieci.
This article conducts a numerical analysis focused on the predictive stability of smart grids, particularly in connection with renewable energy resources. The study leverages SparkMLlib machine learning tools to develop a predictive model. The aim is to enhance the understanding and forecasting of smart grid stability, with a specific emphasis on the integration of renewable energy sources. The numerical analysis involves the utilization of advanced algorithms and techniques provided by SparkMLlib to assess the intricate relationships among various factors impacting smart grid stability. The findings of this study contribute to the ongoing efforts to optimize the reliability and efficiency of smart grids in the context of increasing reliance on renewable energy resources.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł przedstawia wskaźnik gotowości budynków do obsługi inteligentnych sieci (SRI) jako narzędzie wspierające transformację energetyczną i cyfrową w Unii Europejskiej. SRI umożliwia ocenę zdolności budynków do integracji z nowoczesnymi technologiami cyfrowymi oraz ich współpracy z inteligentnymi systemami energetycznymi. Omawiane są podstawy prawne wskaźnika, w tym jego ujęcie w przekształconej Dyrektywie EPBD 2024/1275, która przewiduje jego stopniowe wdrażanie, począwszy od budynków niemieszkalnych o wysokiej mocy systemów technicznych. Autorzy opisują także metodologię oceny SRI, opartą na wielokryterialnej analizie opisanej w Rozporządzeniu delegowanym Komisji (UE) 2020/2155. W artykule poruszono również znaczenie projektu tunES, wspierającego państwa członkowskie w procesie wdrażania SRI, oraz nowo opracowanego standardu CWA 18193:2025, który wprowadza jednolite zasady audytu SRI.
EN
The article presents the Smart Readiness Indicator (SRI) for buildings as a tool to support energy and digital transformation in the European Union. The SRI enables the assessment of the ability of buildings to integrate with modern digital technologies and to work with smart energy systems. The legal basis of the index is discussed, including its inclusion in the recast EPBD 2024/1275, which provides for its phased implementation, starting with non-residential buildings with high-powered technical systems. The authors also describe the methodology for assessing the SRI, based on the multi-criteria analysis described in Commission Delegated Regulation (EU) 2020/2155. The article also addresses the importance of the TunES project, which supports Member States in the implementation of the SRI, and the newly developed CWA 18193:2025 standard, which introduces uniform principles for SRI auditing.
Purpose: The purpose of the article is to analyze the reduction of PV generation in Germany and Poland and possible ways to solve it. Design/methodology/approach: The analysis was conducted using available secondary data and literature. The study's time scope is from Q1 2013 to Q1 2024. Findings: The answer to the challenges is the continuous modernization of the power grid towards smart grids. A necessary element is increasing the flexibility of the power system through the development of energy storage and new grid services. Research limitations/implications: Limitations apply to the Polish and German markets. Practical implications: Based on the analysis of the Polish and German markets, the authors proposed possible scenarios for the development of PV networks and possible actions aimed at continuous modernization of the power grid towards smart grids by conducting programs to support the development of national network infrastructure. Social implications: Reducing the negative impact on the environment and identifying opportunities to build smart grids. Originality/value: Few studies have examined the effects of integrating RES into power grids. The research gap detailed the analysis of grid deactivation cases in Poland and Germany. The two markets were compared due to their geographical proximity and their significant differences.
W pracy przedstawiono pasywny koncentrator dla falowników jednofazowych z wyjściem trójfazowym, który wykorzystuje dławiki sprzężone magnetycznie. Rozważono dwa warianty współpracy koncentratora z jednofazowymi falownikami napięcia. W pierwszym wariancie zaproponowano topologię układu, w której do koncentratora podłączono trzy jednofazowe falowniki pełnomostowe, natomiast w drugim wariancie sześć falowników półmostkowych. Opracowano system sterowania falownikami nie wykorzystujący modulacji PWM. Dla napięć zasilających utworzono wspólny punkt gwiazdowy w postaci dzielnika pojemnościowego obejmującego wszystkie falowniki. Opisano badania symulacyjne, w których przedstawiono uzyskane przebiegi napięć i prądów oraz oceniono wpływ zmiany napięcia zasilania falowników na pracę koncentratora i kształt napięć wyjściowych.
EN
This paper presents a passive concentrator for single-phase inverters with three-phase output, which uses magnetically coupled reactors. Two variants of cooperation of the concentrator with single-phase voltage inverters were considered. The first variant proposed a system topology in which three single-phase full-bridge inverters were connected to the concentrator, while the second variant proposed six half-bridge inverters The inverters control system that does not use PWM modulation has been developed. A common star point was created for the supply voltages in the form of a capacitive divider covering all inverters. Simulation studies are described, presenting the obtained voltage and current waveforms. The impact of changing the supply voltage of the inverters on the operation of the concentrator and the shape of the output voltages was assessed.
Industrial power consumers have a considerable share of the global power demand; as a result, effective solutions have to be adopted to optimize the industrial power consumption. Demand response Programs (DRPs) provide such solutions. These programs are growingly studied as the industrial power consumption has increased and the implementation costs of the new technologies have decreased in recent years. DRP implementation reduces the dependency on the expensive energy storage technologies and flexible backup power sources. It seems that, DRP is not widely used in industry, yet its benefits are not practically exploited. The present work reviews the implementation of DRPs in industry and introduces the opportunities of industries for offering ancillary services to the market. Then, the industries which highly suit the specific kind of industrial DRPs are introduced and their processes are analyzed from the DRP point of view. Next, the DRP projects are continentally categorized and the advancements of different countries in specific kind of industrial DRPs are noted. Finally, the discussions and conclusion are presented.
W artykule opisano autorską metodę synchronizacji sygnałów elektroenergetycznych rejestrowanych w dwóch lokalizacjach. Następnie opisano sposób, w jaki obydwa przebiegi zostały ze sobą skorelowane, oraz sprawdzono poprawność dokonanej metody synchronizacji, skupiając się na analizie fazorów i ocenie jakości energii elektrycznej. Synchronizacja może być wykorzystywana podczas badań PMU (Phasor Management Unit), jednak obecnie znane metody działają tylko w miejscach, w których dociera sygnał GPS.
EN
The article describes an original method of synchronizing power signals recorded in two locations. Then, the method in which both waveforms were correlated was described, and the correctness of the synchronization method was checked, focusing on phasor analysis and power quality assessment. Synchronization can be used during PMU research, but currently known methods only work in places where the GPS signal reaches.
W artykule przedstawiono prace prowadzone w kierunku opracowania metod kalibracji oraz wytycznych dotyczących oprzyrządowania związanego z implementacją standardu IEC 61850. Prace dotyczą urządzeń typu MU oraz SAMU, precyzji synchronizacji urządzeń do skali UTC za pomocą protokołu PTP oraz algorytmów przetwarzania strumienia SV, szczególnie w zakresie wprowadzenia szybkości próbkowania sygnałów prądowych i napięciowych równej 96 kpróbki/s.
EN
The paper presents the work carried out with the aim to develop methods of calibration and guidelines concerning the equipment used for implementation of IEC 618590 standard. The work pertains to MU and SAMU devices, synchronization precision using PTP protocol and SV stream processing, especially with regard to the sampling rate equal to 96 ksamples/s.
The article presents the state-of-the-art and the results of the authors’ own research obtained with the use of an artificial neural network to predict the amount of energy generated by wind turbines. A supervised neural network was used to convert algorithmically inputted meteorological data into output forecast data representing the amount of energy that could be generated by the offshore wind turbines. The amount of energy produced by renewable energy sources is directly linked to unpredictable weather conditions. The stochastic nature of meteorological conditions makes it difficult to extrapolate generation curves, which are necessary for the balancing energy market. Implementing neural networks in national energy systems can make them more resilient and sustainable, by enabling the efficient synergy of RES and conventional energy sources.
PL
W artykule przedstawiono przegląd literatury oraz wyniki badań autorów związane z wykorzystaniem sieci neuronowych do predykcji generowanej energii elektrycznej przez farmy wiatrowe. W pracy wykorzystano nadzorowaną sieć neuronową do konwersji wartości wejściowych, w postaci meteorologicznych danych pogodowych, na dane wyjściowe, w postaci prognozowanej dostępnej generacji energii elektrycznej przez morską farmę wiatrową. Ilość wytwarzanej energii poprzez odnawialne źródła energii jest skorelowana z nieprzewidywalnymi warunkami środowiskowymi. Stochastyczna natura warunków atmosferycznych utrudnia wyprowadzenie ekstrapolowanych krzywych generacji, niezbędnych do zarządzania rynkiem bilansującym energii elektrycznej. Zastosowanie sieci neuronowych w krajowych systemach energetycznych może zagwarantować bezpieczną zrównoważoną synergię OZE z konwencjonalnymi źródłami wytwórczymi.
The article deals with introduction to electric vehicle 2 grid operation in smart grids from view of contribution of these devices (chargers) to smart grid as a battery energy storage systems. In the beginning of article is described overview of charging technologies and potential influence to distribution grid. The whole topic is described on the experiment (simulation) of a distribution network with connected nanogrids consisting from renewable resources, usual residential load and vehicle 2 grid DC chargers.
PL
Artykuł dotyczy wprowadzenia do pracy sieci pojazdów elektrycznych 2 w sieciach inteligentnych z punktu widzenia udziału tych urządzeń (ładowarek) w sieci inteligentnej jako akumulatorowe systemy magazynowania energii. Na początku artykułu opisany jest przegląd technologii ładowania i potencjalnego wpływu na sieć dystrybucyjną. Cały temat jest opisany na eksperymencie (symulacji) sieci dystrybucyjnej z połączonymi nanosieciami składającymi się z zasobów odnawialnych, zwykłego obciążenia domowego i ładowarek DC do sieci pojazdów.
This study proposed a smart grid reconfiguration strategy that takes technical aspects into account. Convex optimization is used to answer the strategy. We find original quadratically constrained and second-order cone approximations to power flow in radial networks during the derivation of each model. Using standard commercial software, the proposed formulation guarantees global optimality with reliable and efficient outcomes. We use IEEE 33 and add DGs to model active distribution systems to evaluate the proposed method. The simulation findings show that the proposed method is capable of solving reconfiguration efficiently.
PL
W badaniu tym zaproponowano strategię rekonfiguracji inteligentnej sieci, która uwzględnia aspekty techniczne. Optymalizacja wypukła służy do odpowiedzi na strategię. Znajdujemy oryginalne kwadratowe ograniczenia i przybliżenia stożka drugiego rzędu do przepływu mocy w sieciach promieniowych podczas wyprowadzania każdego modelu. Przy użyciu standardowego oprogramowania komercyjnego proponowana formuła gwarantuje globalną optymalizację z niezawodnymi i wydajnymi wynikami. Używamy IEEE 33 i dodajemy DG do modelowania aktywnych systemów dystrybucji w celu oceny proponowanej metody. Wyniki symulacji pokazują, że proponowana metoda jest w stanie skutecznie rozwiązać problem rekonfiguracji.
Artykuł dotyczy układu dystrybucyjnego transformatora hybrydowego (DTH) przeznaczonego do zastosowania w sieciach typu TN. Opisano w nim sposoby podłączenia przewodu neutralnego do układu DTH. W dalszej części artykuł zawiera opis skonstruowanego modelu laboratoryjnego o mocy 16 kVA wraz z zastosowanym algorytmem sterowania. Ponadto przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, ze szczególnym uwzględnieniem oceny dokładności stabilizacji napięcia obciążenia.
EN
The article concerns the hybrid distribution transformer (DTH) system for use in TN-type networks. It describes how to connect the neutral wire to the DTH system. The article next describes the constructed 16 kVA laboratory model together with the control algorithm used. Furthermore, results of experimental tests are presented, with particular emphasis on the evaluation of the accuracy of the load voltage stabilization.
This paper highlights the storage charging and discharging issue. The study objective is to manage the energy inputs and outputs of the principal grid at the same time in order to maximize profit while decreasing costs, as well as to ensure the availability of energy according to demand and the decisions to either save or search for energy. A fuzzy logic control model is applied in MATLAB Simulink to deal with the system’s uncertainties in scheduling the storage battery technology and the charging- discharging. The results proved that the fuzzy logic model has the potential to efficiently lower fluctuations and prolong the lifecycle.
The distance relay using the transmission line impedance measurement identifies the type and location of the fault. However, any other factors that cause the failure of the measured impedance, makes the relay detect the fault in incorrect location or do not detect the fault at all. One of these factors is the fault resistance which directly increases the measured impedance by the relay. Another factor that indirectly alters the impedance of the transmission line is static synchronous compensator (STATCOM). When a fault happens, current injection by the STATCOM changes the measured signals by the relay and thus makes the calculated impedance incorrect. In this paper, a method is provided based on the combination of distance and differential protection. Firstly, from the current data of buses, faulted transmission line is detected. Then using the presented algorithm, the fault location is calculated on the transmission line. The basis of the algorithm is on the active power calculation of the buses. Fault resistance is calculated from the active powers and its effect will be deducted from calculated impedance by the algorithm. Furthermore, with choosing data of appropriate bus, STATCOM effect is eliminated, and fault location will be obtained.
W artykule przedstawiono koncepcję systemu do integracji da nych z inteligentnych czujników. Integracja danych za pomocą proponowanego rozwiązania będzie przeprowadzana głównie na inteligentnych pomiarach energii elektrycznej. Aby platforma mogła działać poprawnie w pierwszej kolejności należy przede wszystkim opracować wyspecjalizowane algorytmy uczenia ma szynowego czy sztucznej inteligencji mogące pracować w tym systemie. Proponowane rozwiązanie pozwoli na dołączenie do systemu automatyki urządzeń o różnych protokołach komuni kacyjnych zwiększając tym samym możliwości danego systemu zarządzania.
EN
This article presents the concept of a system for integrating data from smart sensors. Data integration by means of the proposed solution will be carried out mainly on smart electricity measurements. In order for the platform to work properly first of all, it is necessary to develop specialized machine learning or artificial intelligence algorithms that can work in this system. The proposed solution will allow devices with different communication protocols to be attached to the automation system, thus increasing the capabilities of a given management system.
W artykule przedstawiono kilka kluczowych zagadnień powiązanych z magazynowaniem energii w sieciach smart grid. Różnorodność zastosowania, rozpatrywana tylko poprzez przedstawione w artykule przykłady, wskazuje na to, że rola magazynów energii w sieciach energetycznych będzie rosła i będzie ona tym większa, im sieć będzie stawać się bardziej inteligentna.
EN
The article presents several key issues related to energy storage in smart grid networks. The variety of applications considered only through the examples presented in this article indicates that the role of energy storage in power grids will grow and it will be bigger the smarter the network becomes.
The implementation of a smart grid in Jordan offers many potential advantages, such as improved reliability and efficiency of the power grid, expanded integration of renewable energy sources, enhanced control and monitoring capabilities for the utility, as well as cost savings and economic benefits. However, significant challenges must be addressed, such as high implementation costs, technical requirements, privacy and security concerns, regulatory and legal challenges, and potential job displacement. This research paper provides an overview of the current state of Jordan’s energy sector, an explanation of smart grid technology, as well as an analysis of the advantages and disadvantages of implementing a smart grid in Jordan. The paper also reviews case studies of successful smart grid implementations in other countries and offers recommendations for future research and policy decisions. Overall, the research suggests that while there are significant challenges to be addressed, the potential benefits of a smart grid in Jordan are substantial, and the country should continue to explore this technology to enhance its energy infrastructure as well as reduce its environmental impact.
Today’s electricity management mainly focuses on smart grid implementation for better power utilization. Supply-demand balancing, and high operating costs are still considered the most challenging factors in the smart grid. To overcome this drawback, a Markov fuzzy real-time demand-side manager (MARKOV FRDSM) is proposed to reduce the operating cost of the smart grid system and maintain a supply-demand balance in an uncertain environment. In addition, a non-linear model predictive controller (NMPC) is designed to give a global solution to the non-linear optimization problem with real-time requirements based on the uncertainties over the forecasted load demands and current load status. The proposed MARKOV FRDSM provides a faster scale power allocation concerning fuzzy optimization and deals with uncertainties and imprecision. The implemented results show the proposed MARKOV FRDSM model reduces the cost of operation of the microgrid by 1.95%, 1.16%, and 1.09% than the existing method such as differential evolution and real coded genetic algorithm and maintains the supply-demand balance in the microgrid.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.