Optimal Frekuensi Cut-Off Menggunakan Metode Particle Swarm Optimization (PSO) Untuk Penentuan Kapasitas Penyimpanan Hibrida Baterai-Superkapasitor Pada Sistem Standalone Photovoltaic

Saputra, Reki Aji (2025) Optimal Frekuensi Cut-Off Menggunakan Metode Particle Swarm Optimization (PSO) Untuk Penentuan Kapasitas Penyimpanan Hibrida Baterai-Superkapasitor Pada Sistem Standalone Photovoltaic. Masters thesis, Institut Tenologi Sepuluh Nopember.

Text 6022222001-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Ketergantungan yang semakin meningkat pada energi surya memerlukan sistem penyimpanan energi yang efisien untuk mengatasi sifat intermiten dari energi ini. Sistem penyimpanan energi hibrida, yang menggabungkan baterai dan superkapasitor, menawarkan solusi dengan memanfaatkan kepadatan daya tinggi superkapasitor untuk mengelola perubahan dinamis yang cepat, mengurangi stres pada baterai, dan memperpanjang umur baterai. Penelitian ini berfokus pada pengoptimalan frekuensi cut-off low-pass filter dalam sistem penyimpanan hidrida untuk meminimalkan biaya dan variasi beban kerja baterai. Frekuensi cut-off optimal ditentukan menggunakan metode Particle Swarm Optimization (PSO), yang memungkinkan distribusi daya yang efisien antara baterai dan superkapasitor berdasarkan karakteristik frekuensi beban. Hal ini meningkatkan efisiensi sistem, meminimalkan pemborosan energi, dan memperpanjang umur komponen. Sistem hibrida yang menggunakan panel surya dimodelkan dalam MATLAB dan dievaluasi berdasarkan berbagai profil beban untuk menilai distribusi daya. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan menggunakan frekuensi cut-off optimal untuk kapasitas sistem penyimpanan energi hibrida dalam sistem fotovoltaik mandiri diidentifikasi sebesar 1,65 x 10⁻⁴ Hz pada studi kasus 1 dan 1,53 x 10⁻⁴ Hz pada studi kasus 2. Konfigurasi yang dihasilkan pada studi kasus 1 mencapai total biaya sistem sebesar $602343, dengan 12313 unit baterai dan 1221 unit superkapasitor. Sementara itu, pada studi kasus 2, konfigurasi yang diperoleh memiliki total biaya sistem sebesar $571878, dengan komposisi 12327 unit baterai dan 532 unit superkapasitor. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pendekatan optimal frekuensi cut-off yang diusulkan efektif dalam merancang sistem penyimpanan energi hibrida yang mampu menghemat total biaya sebesar 5,93%-14,7% dibandingkan dengan sistem yang hanya menggunakan baterai.
=================================================================================================================================
The increasing reliance on solar energy necessitates an efficient energy storage system to address its intermittent nature. A hybrid energy storage system, which combines batteries and supercapacitors, offers a solution by utilizing the high power density of supercapacitors to manage rapid dynamic changes, reduce battery stress, and extend battery lifespan.This study focuses on optimizing the cut-off frequency of the low-pass filter in a hybrid energy storage system to minimize costs and battery workload variations. The optimal cut-off frequency is determined using the Particle Swarm Optimization (PSO) method, enabling efficient power distribution between the battery and supercapacitor based on the frequency characteristics of the load. This approach enhances system efficiency, reduces energy waste, and extends the lifespan of energy storage components. The hybrid system, incorporating solar panels, is modeled in MATLAB and evaluated under various load profiles to assess power distribution. Simulation results indicate optimal cut-off frequency for the hybrid energy storage system in a standalone photovoltaic system, which is 1,65 × 10⁻⁴ Hz for Case Study 1 and 1,53 × 10⁻⁴ Hz for Case Study 2. The configuration obtained for Case Study 1 achieves a total system cost of $602343, comprising 12313 battery units and 1221 supercapacitor units. Meanwhile, for Case Study 2, the configuration results in a total system cost of $571878, with 12327 battery units and 532 supercapacitor units. The findings of this study demonstrate that the proposed optimal cut-off frequency approach is effective in designing a hybrid energy storage system, achieving total cost savings of 5,93%–14,7% compared to a battery-only system.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Baterai, Frekuensi Cut-off, Particle Swarm Optimization, Low Pass Filter, Superkapacitor, Battery, Cut-off frequency, Particle Swarm Optimization, Low Pass Filter, Supercapacitor
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1087 Photovoltaic power generation T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2941 Storage batteries
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Reki Aji Saputra
Date Deposited:	03 Feb 2025 10:18
Last Modified:	04 Feb 2025 06:10
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/117530

Actions (login required)

View Item