Optimal operation of a smart residential microgrid based on model predictive control by considering uncertainties and storage impacts

Monday, June 6, 2016

Optimal operation of a smart residential microgrid based on model predictive control by considering uncertainties and storage impacts

2016.6.6  陳航宇　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X15005782

ABSTRACT: A model predictive control (MPC) based coordinated operation framework for a grid-connected residential microgrid with considering forecast errors is presented in this paper. This residential microgrid composes renewable energy resources (e.g., wind and solar), distributed generators (e.g., CHP), energy storages (e.g., battery bank and water tank), electrical vehicle, and smart loads (e.g. HVAC and washing machine). A novel mixed integer linear programming (MILP) problem is optimized at each decision time, on the basis of the short-term forecasts of renewable energy resources generation, load demand, and electricity price. This MILP problem is integrated into a MPC framework to reduce the negative impacts of forecast errors. Case study which considers forecast uncertainties is implemented for evaluating the performance of the proposed method and the traditional method is used. Besides, peak power price mechanism which is used to smooth the power exchanged with external grid is also considered. Moreover, a further sensitivity analysis is realized in order to discuss the impacts of energy storage units on the microgrid operation. Simulation results show that the proposed method is economic and flexible.

COMMENT: Before this paper, I was still searching for what are the attributions useful for energy management and didn't have any idea about energy management. I refer to its introduction for devices and uses the attribution as sample temporarily. But it talks optimal operation from perspective of smart microgrid without any consideration of building. Anyway, it extends my thinking and promote my work.

Automatic Generation of 3D Building Models with Multiple Roofs (12.3 Literature Review, Zhang Yuanyi)

Abstract: Based on building footprints (building polygons) on digital maps, we are proposing the GIS and CG integrated system that automatically generates 3D building models with multiple roofs. Most buildingpolygons’ edges meet at right angles (orthogonal polygon). The integrated system partitions orthogonal building polygons into a set of rectangles and places rectangular roofs and box-shaped building bodies on these rectangles. In order to partition an orthogonal polygon, we proposed a useful polygon expression in deciding from which vertex a dividing line is drawn. In this paper, we propose a new scheme for partitioning building polygons and show the process of creating 3D roof models.

Key words: 3D building model; 3D urban model; automatic generation; CG; GIS; polygon partitioning

Virtual Reality As a New Tool in the City Planning Process

Kaj Sunesson**, Carl Martin Allwood, Dan Paulin, Ilona Heldal,
Mattias Roupé, Mikael Johansson, Börje Westerdahl
Chalmers University of Technology, SE-412 96 Göteborg, Sweden

TSINGHUA SCIENCE AND TECHNOLOGY
ISSN􀀂 1007-0214􀀂 41/67􀀂 pp255-260
Volume 13, Number S1, October 2008


Abstract: The introduction of virtual reality (VR)-models in the city planning process will cause changes in the traditional roles of the involved parties. In order to better understand some of these changes, the events involving the use of VR-models in an architectural competition concerning rebuilding-proposals for the city library in a Swedish city were analyzed. The study shows that VR was introduced into the competition as an extra add-on and that the VR-presentation was experienced as useful by the jury. The transformation of the architects’ contributions into VR was experienced as problematic by the architects, partly because they lost full control over the presentation. In the future architects are likely to have to produce the VR-models for their proposals themselves. This may make it more difficult for smaller architectural firms to enter the market but their proposals will be more accessible to a wider group of stakeholders.

Key words: architecture; architectural competition; city planning; construction planning; VR-models


the article source:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1007021408701585

presented by 李雪飛

Virtual Reality Use in Architectural Design Studios

Virtual Reality Use in Architectural Design Studios: A case of studying structure and construction

Wael A. Abdelhameed*

University of Bahrain, Isa Twon, PO Box 32038, Bahrain

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877050913012325

Abstract

This research applies micro-simulation function, with XML algorithms made by the researcher, inside a virtual reality environment, the VR Studio programme. The research utilises this function of the VR program in architectural design studios. The main objective is to investigate how and to what extend students would benefit from applying this new potential of the VR function. The hypothesis was that the function potential would assist students to have more understanding of the structural system selected, which would be simultaneously beneficial on the architectural design level.

The students used the VR programme during the design process in the stage of proposing and exploring the structural system. The used application focuses on providing the students with an effective tool to select and visualise a structural system and its construction process. A questionnaire was designed and distributed to the students to record their remarks and opinions of using the VR function. The questionnaire replies indicate and open more areas than the hypothesis. The research methodology is to use mainly qualitative analysis and secondarily quantitative analysis, to have evaluation that indicates the effectiveness of Virtual Reality as an educational tool in the architectural design studio. The research employs the VR Studio programme in order to introduce new visualization potentials other than what are currently used. The research concludes to solid results of the use of VR in the architectural design studio, and proceeds further to open new research venues.

© 2013 The Authors. Published by Elsevier B.V.

Selection and/or peer-review under responsibility of the programme committee of the 2013 International Conference on Virtual and Augmented Reality in Education.

Keywords: Virtual Reality ; Design Studio; Architectural Education; Micro-Simulation.

VRを用いた2050年の未来都市の再現に関する研究

http://plans.ishii.utsunomiya-u.ac.jp/E.Shioi.pdf

•2050日本低炭素社会シナリオチーム[3]により，ビジョン1はドラえもんの社会（技術革新型）とし，ビジョン2はサツキとメイの家（自然回帰型）とされ，それぞれについてのイラストが挙げられた．しかし，このように2つのビジョンは示されているものの，行政計画において，具体的な都市イメージは文章で書かれていることがほとんどであり，今後どちらの都市像になっていくかは定かではない． •本研究では，実在都市を対象にVR（Virtual Reality）の技術で再現し，どのような都市像が2050年の都市に求められているのかを検討することを目的とする．

2012.05.10 李雪飛

http://pdn.sciencedirect.com/science?_ob=MiamiImageURL&_cid=270397&_user=1029198&_pii=S1878029611002258&_check=y&_origin=article&_zone=toolbar&_coverDate=31-Dec-2011&view=c&originContentFamily=serial&wchp=dGLzVlB-zSkzV&md5=9372a3b00654d8472532b6703bbe4e36/1-s2.0-S1878029611002258-main.pdf


The Use of 3d Design Tools With Game-Like Functionality and
Physiological Information in Urban Planning and Architectural Design(2011)

Various visualization design tools such as CG and VR have been widely used in the process of architectural design and urban planning. The applications of these tools not only assist the designers but also make it possible to involve other relevant professionals and ordinary residents. For many years, we have been studying and experimenting the applications of design tools with good outcomes. In order to enable more convenient applications of the tools in the design process and instigate the interests of additional parties of relevance, we have added entertainment function to the design tools.

In addition to the established functions of walk/fly through in VR space, and changes of shape and position of architecture by operation of a mouse, we supplement a 3-dimention database. In a process of design, the contents of the database, including 2-D figures and 3-D objects, can be deployed and used for reference, modification and comparison. These new functions promote users experience as if the user is playing some computer games.

In order to test the results of game-like design tools, we examined the status of users during the design process when these tools were employed. Comparison of the results collected from questionnaire and physiological data indicated the unique effectiveness of game-like design tools.

The data collected were then visualized by chaos analysis. Comparison of the processed data indicated the different brain status when a user applies these tools in the design and showed the effectiveness of the tools and their impact on the designer. Our results support the usefulness of game-like design tools and may lead to further developments of contents and methods to advance such tools.

Our study shows that pulse data are influenced by many factors and chaos analysis may be used to provide certain insights into the brain activation and physiological conditions of human body. Further analysis of the results may shed more light on the factors influencing human conditions under various circumstances based on similar data.

2012.04.19 李 雪飛

A virtual globe-based 3d visualization and interactive framework for public participation in urban planning processes

• Huayi Wu， 
• Zhengwei He, 
• Jianya Gong

• LIESMARS, Wuhan University, 129 Luoyu Road, Wuhan 430079, China

• Available online 12 January 2010.

• 
  

http://pdn.sciencedirect.com/science?_ob=MiamiImageURL&_cid=271803&_user=1029198&_pii=S0198971509000945&_check=y&_origin=article&_zone=toolbar&_coverDate=31-Jul-2010&view=c&originContentFamily=serial&wchp=dGLbVlt-zSkzS&md5=276a8918f18edceae40a8b1e8e46f899/1-s2.0-S0198971509000945-main.pdf

Publicparticipation is very important for the success of an urbanplanning project, since anyurbanplanning project will ultimately become part of the everyday life of the public. Most members of the general public are not urbanplanning professionals; therefore, well-designed visualization andinteractive tools can help expand their participation in urbanplanningprocesses. The emerging technology of virtualglobe-based3Dvisualization is a unique opportunity to facilitate publicparticipationin urbanplanning projects by promoting intuitive 3D interaction, instant interoperability and seamless integration of 3Dvisualization with other traditional text and multimedia information channels. This paper discusses the technical issues of developing avirtualglobe-based3Dvisualizationframework for publicizing urbanplanning information, using Web Services and Service Oriented Architecture (SOA) to support visual planning model sharing and interoperability. With 3D photorealistic visualization, end users can conveniently obtain both the macro-vision of a project on the global scale and the micro-details on the street scale, using swift zooming tools like Google Earth. End users can select any availableurbanplanning solution for visual investigation and comparison in avirtualglobe-based3Dvisualizationenvironment. The service oriented architecture allows urbanplanning information to be deployed as aservice in one server or several geographically distributed servers, or even from the end user’s own computer. With the architecture’s capability for integrating distributed resources, other traditionalinteractive functions such as labeling, BBS, forum, and email, can also be conveniently integrated into the system. Auxiliary spatial analysis tools are integrated to help end users perform “professional” tasks such as sunlight analysis and 3D distance measurement. This highly distributed system is designed for the Internet; therefore, any personal computer connected to the Internet can easily access the system and participate in the interaction.

To Thanh Phuong - 2012.04.12

Topic: Augmented reality and photogrammetry: A synergy to visualize physical and virtual city environments
Cristina Portalés , José Luis Lerma, Santiago Navarro,Photogrammetry and Laser Scanning Research Group (GIFLE), Department of Cartographic Engineering, Geodesy and Photogrammetry, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, Building 7i, 46022 Valencia, Spain

link: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271609001208


Abstract: They introduce a low-cost outdoor mobile AR application to integrate buildings of different urban spaces. High-accuracy 3D photo-models derived from close-range photogrammetry are integrated in real (physical) urban worlds. The augmented environment that is presented herein requires for visualization a see-through video head mounted display (HMD), whereas user's movement navigation is achieved in the real world with the help of an inertial navigation sensor. After introducing the basics of AR technology, the paper will deal with real-time orientation and tracking in combined physical and virtual city environments, merging close-range photogrammetry and AR.

2011.7.5 山本紗耶加

タイトル：輪島市鳳至地区における震災復興のためのまちづくり支援計画に関する研究

http://ci.nii.ac.jp/els/110008014641.pdf?id=ART0009604280&type=pdf&lang=jp&host=cinii&order_no=&lang_sw=&no=1309847754&cp=

概要：2007年3月25日に発生した能登半島地震は、古くからの町並みを残す輪島市の木造密集住宅地を中心に大きな被害をもたらした。本報告では、輪島市鳳至地区を対象として、震災による被害状況や住民意識を明らかにするとともに、震災復興を支援するために、各種のまちづくり誘導手法の適用を検討し、防災的性能や住環境水準を高めながら個別の建替えを促進する方法を提案している。

感想：建替えと震災復興のどちらについても述べられており、非常に参考になりました。

2011.6.21 水上 寧葉

タイトル：大分中心街地と大分駅南地区におけるGoogle Earthを用いた3D GISの基盤構築とまちづくりにおける有用性

http://www.arch.oita-u.ac.jp/urban/database/summary_list/aij2007/7394.pdf
概要：大分県における、既存VRデータを用いたGoogle Earthでのまちづくりのためのシステムの提案と検証

感想：ゲームエンジンを用いた学習ツールを作成するにあたり、既存のシステムの利点を活かし、欠点を改善する参考として利用させていただきました。

2010.05.25 彭 玲茜

タイトル：フィジー諸島共和国旧首都レブカの町並みに関する研究 その5 : 歴史資料による歴史的景観の復元シミュレーションに関する研究

A Study on Township of Levuka, the Old Capital of Fiji No.5 : Restoration Simuration of Historical Townscape by Archival Reserch

リンク：http://ci.nii.ac.jp/naid/110006642294

内容：レブカのメインストリートであり、植民時代から見られる木造建築物が連続した景観を現在に色濃く残すビーチストリートを対象として、町並み景観の現状を把握したり、歴史資料の編年分析・読み取りを補完したり町並み景観を復原する。現地での実測調査・建築物現状の把握により外観形状を類型化し、古写真などの歴史資料の編年分析とヒアリング調査を行い、現状と歴史資料が示す建築物の形態や特性などを比較しながら３DCGモデルを用いた景観のシミュレーションを作成し、歴史的町並み景観を復原する。


感想：本研究の中に３DCGモデルがいくつかの項目で類型化にし、特異な空間を作り出し、特徴として挙げられることが分かり、今後寺町足軽屋敷などの修正について類型化にし、特徴を挙げることに注目したいと思います。

2.15 大和

タイトル：7140 都市復興アーカイブを考慮した東京における都市リスクの変化把握の試み(震災復興と被災者支援,都市計画) 7140 Tentative Urban Risk Analysis for Urban Recovery Digital Archive of Edo-Tokyo on Google Earth
五十嵐 政泰 IGARASHI Masayasu
筑波大学大学院システム情報工学研究科 School of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba
村尾 修 MURAO Osamu
筑波大学大学院システム情報工学研究科 School of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba
川崎 拓郎 KAWASAKI Takuro
筑波大学第三学群社会工学類 College of Policy and planning Science, University of Tsukuba

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007076495

内容：都市復興デジタルアーカイブスを用いて、江戸から東京にかけての都市リスクの変化を辿ることを試みた研究であり、操作性に優れたGoogle Earthを用いることで住民レベルでの都市防災意識の向上を促すと共に、今後都市復興、都市防災の研究分野におけるGoogle Earthの有効性を示すことを目的とする。都市リスクとして、地震発生に伴う建物倒壊危険性、火災危険性、避難危険性を取り扱う。分析結果、地図、作成したポリゴンプレイヤーを最終的にGoogle Earth上に搭載することによって、一般ユーザーが都市リスクの変化を閲覧できるようにしていく。

感想：今回の論文は防災の研究であり、学習する点が多くありしっかりと理解していかなければならないと思いました。

2.15

2.15 大和

タイトル：3DGISを用いた火山防災情報システムの試作(F.一般セッション,一般論文発表) Development of experimental 3D-GIS type volcanic disaster information management system
宇田川 真之 UDAGAWA Saneyuki
財団法人ひょうご震災記念21世紀研究機構 Hyogo Earthquake Memorial 21st Century Research Institute
斎藤 健一 SAITO Kenichi
デジタル・アース株式会社 Digital Earth Corporation
藤田 恭久 FUJITA Yasuhisa
デジタル・アース株式会社 Digital Earth Corporation
福島 博文 FUKUSHIMA Hirohumi
株式会社建設技術研究所 CTI Engineering Co., Ltd.

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007091456

内容：Google Earthシステムの防災分野での活用としてGoogle Earth地図サービスは、防災分野においても、住民に対する危険地域の広報などに利用されている。火山防災対策業務に用いるためには、噴火活動による地殻変動に追随して、標高データや背景画像を常に更新していく必要がある。3次元データ処理能力の高いGoogle Earthシステムを用いて、人工衛星リモートセンシングにより噴火発生後に新たに観測された画像および標高データによるデータ更新を模擬的に実施し、噴火災害時の地形モニタリングを行うことができる。

感想：寺町の寺社保全計画でも防災に関する調査を行っているグループが存在しているので、情報の共有を行い作業効率の向上ができればいいと思います。

2.15 大和

タイトル：
情報共有型地理情報システムの開発と評価 Development and Evaluation of Geographical Information System for Information Sharing
中村 有一 Nakamura Yuichi
多摩大学経営情報学部 Tama University School of Management and Information sciences

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007066455

内容：近年、地理情報をコンピュータで扱う地理情報システムの分野は、カーナビや携帯電話を使ったナビゲーションシステムも実用化され、GoogleMapsやGoogle Earthのようなインターネットを使ったサービスも一般化してきている。地理情報システムの中心となる部分は、できるだけオープンソースの成果を利用するという方針で構築している。道路データの収集などには、車載用のコンピュータを用意し、GPSロガーを使ってデータを収集する。このGPSで得られたデータのフォーマットは標準化することにより、誰でも追加できるようになる。

感想：GPSは研究にはあまり関係がないのですがGoogle Earthなどが用いられているのでGoogle技術を用いるのでしっかり理解しておきたいと思います。

2.15 大和

タイトル：Googleストリートビューの社会的影響と法的問題について Social Influences and Legal Issues of Google Street View
高田 寛 Takada Hiroshi
産業能率大学情報マネジメント学部

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007318556

内容：Googleストリートビューは、地図表示機能である「Googleマップ」の新機能のひとつであり、公道から360度パノラマカメラで撮影した主要都市の街路の詳細な画像情報をネットから閲覧できるGoogleのサービスである。自分が道路に立っている状態で周りの風景を全方位表示でき、道路沿いの風景を静止画像で眺めることができる。わが国では、利用できる地域は、札幌、小樽、函館、仙台、東京、さいたま、千葉、横浜、鎌倉、京都、大阪、神戸の12都市である。また携帯電話からもストリートビューのアクセスが可能になった。ストリートビューの風景画像はパソコン画面上に表示され、いながらにして、そこにいるかのように風景画像を楽しむことができる。

感想：ストリートビューを用いて現在の風景がを取得できるので、寺町の現在の風景を住民に見てもらうことができる。ストリートビューは実際の風景であるため、そこにすんでいる住民のプライバシーなどを考えていかなければならない。自分の知らないGoogleの機能をすこしずつ理解していきたいと思います。

2.15 大和

タイトル：41600 Google Earthによる世界大都市の緑被率に関する研究(自然エネルギー,環境工学II) 41600 Survey on green coverage ratio in big cities of world using Google Earth鳥原 大嗣 Torihara Daishi 首都大学東京 Tokyo Metropolitan Univ.石野 久彌 Isino Hisaya 首都大学東京 Tokyo Metropolitan Univ.中山 哲士 Nakayama Satoshi 首都大学東京 Metropolitan Univ.田端 康宏 首都大学東京 Tokyo Metropolitan Univ.

http://ci.nii.ac.jp/naid/110006675105

内容：都市部の気温が周辺地域より高温となるヒートアイランド現象が問題視されており、都市の緑化が有効な対策手段とされている。世界中の衛星写真地図データを無料で取得できるGoogle Earthを用いた緑被率の算出方法を提案し、世界の都市の10km四方の緑被率を算出することを目的する。GDP上位5カ国の主要都市、5都市と人口上位5都市の計10都市において10km四方の緑被率を算出し、各都市の緑地の分布傾向と緑被率を明らかにした。

感想：Google Earthを用いて画像を取得し緑被率を計算する研究であり自分たちの研究とはあまり関係がないのですがGoogle Earthを用いているので技術の向上に使いたいです。

2.15 大和

タイトル：音声認識を用いたGoogle Earthバーチャルツアーシステム(生活メディア) A Voice Control Google Earth Tour System菊池 憲一 KIKUCHI Kenichi 中京大学情報理工学部 School of Information Science and Technology, Chukyo Universityラシキア 城治 LASHKIA George 中京大学情報理工学部 School of Information Science and Technology, Chukyo University浦 正広 URA Masahiro 名古屋大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Science, Nagoya University宮崎 慎也 MIYAZAKI Shinya 中京大学情報理工学部 School of Information Science and Technology, Chukyo University

http://ci.nii.ac.jp/naid/110006646764

内容：音声操作によりGoogle Earth上でのウォークスルーを可能とするバーチャルツアーシステムの構築を行う。入力インタフェースとして音声を用いることにより、PC操作に不慣れなものであっても、全世界全土を対象としたバーチャルツアーができるようになる。一般に、音声認識では、誤認識の解消が課題となるが、2種類のモードを用意することで音声コマンドの認識率の向上を図り、機能性を高めることを行った。操作モードにおいては特定の文法を指定することで限定された音声操作コマンドを判別し、検索モードでは検索語を形態素解析するという手法により、誤認識の発生を抑えることができる。

感想：Google技術を用いることによっての音声認識機能を用いるというものであった。これからGoogle技術を向上させいていく上で音声の認識機能は重要なもので物であると思いました。

2.15 大和

タイトル：音声認識を用いたGoogle Earthバーチャルツアーシステム(生活メディア) A Voice Control Google Earth Tour System菊池 憲一 KIKUCHI Kenichi 中京大学情報理工学部 School of Information Science and Technology, Chukyo Universityラシキア 城治 LASHKIA George 中京大学情報理工学部 School of Information Science and Technology, Chukyo University浦 正広 URA Masahiro 名古屋大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Science, Nagoya University宮崎 慎也 MIYAZAKI Shinya 中京大学情報理工学部 School of Information Science and Technology, Chukyo University

http://ci.nii.ac.jp/naid/110006646764

内容：電力中央研究所では、統計データや人工衛星画像(リモートセンシング技術)を活用したバイオマス量の推計に取り組んでいる。各国の統計データにもとづいてアジア地域21カ国の地域別バイオマス量を、未利用計系を含めて概算し、地理情報システムを用いてマッピングする。アジア地域におけるバイオマス資源量を推計するため、統計データの収集、地理情報の整理、webデータベースの作成と公開を行う。これにより広くアジア地域におけるバイオマス推進に寄与するとこができる。

感想：今回の論文ではバイオマスなど難しい言葉が多く理解することが難しかったのですがしっかりと考えていきたいと思います。

2．15大和

タイトル：公営住宅を含む地区再生のモデル検討に関する研究 : 南栄における持続可能なまちづくり(都市計画)石田 匡一 , 松島 史朗東海支部研究報告集

http://ci.nii.ac.jp/naid/110007023922

内容：住民意識を把握するためにアンケート調査及びヒアリング調査を実施、また最新のデザインツールであるsketchupを用いたワークショップを実施する。また、googleearthと連携させることで、ワークショップで作成したモデルをgoogleearth常に表示し、その結果をもとにある地域の課題をまとめ、再生案を検討する。sketchupとgoogleearthを用いることによって今後の再生計画におけるツールの可能性を探る。結果としてまちづくり活動において、最新のデザインツールを用いたまちづくりへの関心の高まりをツール導入への積極的意識が得られた。ツールを用いたまちづくりワークショップによって、話し合いの活発化が図れた。これにより合意形成支援ツールを組み合わせることによって、相互補完的な効果が得られた。

感想：今回の論文はsketchupとgoogleearthを用いたものであり、街を3次元化することによってその街の欠陥を見直せるというものであった。自分たちの研究も寺町を3次元化し住民の意見をもらうというものであり、この論文をしっかり理解していきたいと思います。