Η διπλωματική αυτή εργασία έχει ως στόχο να δώσει στον αναγνώστη της μια σαφή εικόνα των μεθόδων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας που υπάρχουν σήμερα, αναφέροντας εφαρμογές αυτών σε διάφορα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας ανά τον κόσμο. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στους λόγους που επιβάλουν την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας, παρουσιάζοντας εν συντομία όλες τις μεθόδους αποθήκευσης που θα αναλυθούν στα επόμενα κεφάλαια. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται αρχικά η μέθοδος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας με υπεραγώγημα πηνία και στη συνέχεια βλέπουμε τα αποτελέσματα εφαρμογής των συστημάτων αυτών τόσο σε επίπεδο εξομοίωσης όσο και σε πραγματικές περιπτώσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας με μπαταρίες. Αφού αναφερθούν οι κατηγορίες τους και τα χαρακτηριστικά μεγέθη τους, γίνεται μοντελοποίηση των μπαταριών και στη συνέχεια περιγράφονται δυο πραγματικές περιπτώσεις εφαρμογής των συστημάτων αυτών αποθήκευσης στο δίκτυο της Αμερικής. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται τα συστήματα αποθήκευσης με στρεφόμενες μάζες. Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους, καθώς και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων αυτών. Τέλος περιγράφεται η εφαρμογή των συστημάτων αυτών στην ρύθμιση της συχνότητας του δικτύου. Το πέμπτο κεφάλαιο μελετάει τα συστήματα αντλησιοταμίευσης στην αποθήκευσης ενέργειας. Αφού γίνει μια αναφορά στην υδροδυναμική ενέργεια, τα φράγματα και τους υδροστρόβιλους, εξετάζεται η περίπτωση εφαρμογής ενός τέτοιου συστήματος στο αυτόνομο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Κρήτης. Στο έκτο κεφάλαιο μελετάται η χρήση των υπέρ-πυκνωτών στην αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Υπολογίζεται η ισοδύναμη χωρητικότητα συστήματος υπέρ-πυκνωτών καθώς και η απόδοση φόρτισης και εκφόρτισής του. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των συστημάτων αποθήκευσης με συμπιεσμένο αέρα και αναφέρονται δυο πραγματικές εφαρμογές των μονάδων αυτών καθώς και εκτιμώμενα μελλοντικά σχέδια ανάπτυξης νέων τέτοιων μονάδων. Στο όγδοο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στην πιθανή μελλοντική χρήση των κυψέλων υδρογόνου για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας ενώ στο ένατο κεφαλαίο γίνεται μια σύντομη σύγκριση όλων των προαναφερόμενων διατάξεων αποθήκευσης βάση την ταχύτητα εκφόρτισής τους και βάση του κόστους εγκατάστασης ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας. Η διπλωματική εργασία κλείνει με ένα κεφάλαιο στο οποίο μελετάται η ενσωμάτωση των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στους ελεγκτές FACTS στο επίπεδο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και στις συσκευές CUSTOM POWER στο επίπεδο της διανομής. / -

Τη σημερινή εποχή, οι απαιτήσεις για αποθηκευτικές συσκευές που προσφέρουν πολύ υψηλές πυκνότητες σε εξαιρετικά μικρό μέγεθος και ταυτόχρονα υποστηρίζουν μεγάλες ταχύτητες στην ανταλλαγή δεδομένων, διαρκώς αυξάνουν. Ένα νέο πεδίο έρευνας ασχολείται με τη δυνατότητα εκμετάλλευσης των τεχνικών Μικροσκοπίας Ατομικής Δύναμης (AFM) για τη δημιουργία συσκευών ικανών να αποθηκεύουν δεδομένα με πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα σε σχέση με τις συμβατικές συσκευές. Οι τεχνικές AFM χρησιμοποιούν μικροσκοπικές ακίδες, διαστάσεων μερικών νανομέτρων, με πολύ αιχμηρές άκρες, για να παρατηρούν και να τροποποιούν επιφάνειες σε ατομικό επίπεδο. Για την επίτευξη υψηλού ρυθμού εγγραφής και ανάγνωσης δεδομένων, χρησιμοποιούνται ηλεκτρομηχανικά συστήματα πολύ μικρής κλίμακας (Micro-electro-mechanical-systems, MEMS) αποτελούμενα από ακίδες που λειτουργούν παράλληλα. Κάθε ακίδα είναι προσαρμοσμένη σε έναν κατάλληλο βραχίονα και η συνολική διάταξη ονομάζεται probe. Κάθε probe εκτελεί λειτουργίες εγγραφής/ανάγνωσης/διαγραφής σε μια αφιερωμένη περιοχή του μέσου αποθήκευσης, η οποία ονομάζεται πεδίο αποθήκευσης. Στη διεθνή βιβλιογραφία έχουν προταθεί και μελετηθεί πειραματικά πολλές μέθοδοι εγγραφής και ανάγνωσης. Μια από αυτές είναι η θερμομηχανική μέθοδος αποθήκευσης, όπου η ψηφιακή πληροφορία αποθηκεύεται μέσω του φυσικού μηχανισμού δημιουργίας ή μη κοιλωμάτων διαμέτρου μερικών νανομέτρων σε πολυμερή υλικά με την χρήση ακίδας αντίστοιχων διαστάσεων. Η παρουσία (απουσία) κοιλωμάτων αντιστοιχεί στο λογικό '1' ('0'). Τα δεδομένα του χρήστη αποθηκεύονται με τη μορφή ακολουθιών κοιλωμάτων. Για την εγγραφή και την ανάγνωση των δεδομένων, το μέσο αποθήκευσης κινείται με σταθερή ταχύτητα σε σχέση με τη διάταξη των probes. Η κίνηση αυτή επιτυγχάνεται με χρήση ενός ηλεκτρομηχανικού συστήματος οδήγησης, το οποίο ελέγχεται από ένα σερβομηχανισμό. Κατά τη διάρκεια της εγγραφής/ανάγνωσης των δεδομένων, η κίνηση των probes πρέπει να γίνεται με μεγάλη ακρίβεια, καθώς όσο αυξάνουν οι αποκλίσεις σε σχέση με την κίνηση αναφοράς, ο ρυθμός των σφαλμάτων αυξάνεται με μη γραμμικό τρόπο. Εκτός από τον ενδογενή θερμικό θόρυβο και το θόρυβο κβαντισμού, αιτίες που μπορεί να προκαλέσουν αποκλίσεις στην κίνηση των probes είναι η μηχανική βλάβη της ακίδας ή κάποιο 'ξένo' σωματίδιο στο μέσο, οπότε σε αυτή την περίπτωση τα λάθη περιορίζονται σε ένα μόνο πεδίο. Μία άλλη αιτία τέτοιων αποκλίσεων είναι η εφαρμογή εξωτερικών διαταραχών στο ηλεκτρομηχανικό σύστημα οδήγησης η οποία μεταφράζεται σε διαταραχή στην κίνηση όλων των ακίδων, προκαλώντας έτσι την εμφάνιση λαθών σε όλα τα πεδία. Κατά συνέπεια, τα συστήματα αυτά είναι επιρρεπή σε λάθη ριπής. Στα συστήματα αποθήκευσης, τα δεδομένα του χρήστη λαμβάνονται με τη μορφή sectors σταθερού μεγέθους. Το γεγονός της όμοιας και ταυτόχρονης κίνησης όλων των probes, έχει οδηγήσει στην υιοθέτηση της τακτικής τα δεδομένα ενός sector να μοιράζονται σε ισόποσα μέρη ίσα με το πλήθος των πεδίων. Για την αντιμετώπιση των λαθών ριπής χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός μη-δυαδικών κωδίκων διόρθωσης λαθών RS και κατάλληλων κυκλωμάτων διεμπλοκής που μετασχηματίζουν τα δεδομένα του χρήστη πριν αποθηκευτούν στο μέσο. Κάθε sector χωρίζεται σε κωδικολέξεις, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του κώδικα RS. Όμως, ανάλογα με τις παραμέτρους του συστήματος μπορεί να μην είναι εφικτή η τοποθέτηση του ίδιου αριθμού δεδομένων σε όλα τα πεδία. Σε αυτές τις περιπτώσεις, στα πεδία όπου υπάρχει κενό χρησιμοποιείται κατάλληλος αριθμός συμπληρωματικών συμβόλων (padding) που αποτελούνται από μηδενικά, μειώνοντας σημαντικά την αποδοτικότητα αποθήκευσης της συσκευής, ειδικά για μεγάλο αριθμό πεδίων. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής προτάθηκε ένας βέλτιστος τρόπος κατανομής των δεδομένων του χρήστη που εξαλείφει τα συμπληρωματικά σύμβολα, μεγιστοποιώντας έτσι τη δυνατότητα αποθήκευσης της συσκευής και αυξάνοντας πάρα πολύ τη χωρητικότητα του συστήματος σε σχέση με τις μέχρι σήμερα γνωστές διαδικασίες. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε επίσης το θέμα της αξιοπιστίας ενός συστήματος αποθήκευσης πολλαπλών πεδίων. Το γεγονός ότι τα συστήματα αυτά είναι επιρρεπή στην εμφάνιση λαθών ριπής καθιστά κρίσιμη τη μελέτη της αξιοπιστίας ενός τέτοιου συστήματος για όλες τις περιπτώσεις λαθών που μπορεί να εμφανιστούν και να διερευνηθεί η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων του συστήματος, όπως ο αριθμός των πεδίων αποθήκευσης, το μέγεθος του sector και ο ρυθμός του κώδικα, στη διορθωτική ικανότητα του συστήματος, ώστε να εκτιμηθεί ο βέλτιστος συνδυασμός τους. Στην περίπτωση των συστημάτων αποθήκευσης, ως αξιοπιστία ορίζεται η πιθανότητα να διαβαστεί σωστά ο sector. Για τον λόγο αυτόν, αναπτύχθηκε το σύνολο των μαθηματικών μοντέλων και σχέσεων που επιτρέπουν τον υπολογισμό της πιθανότητας αυτής όταν στο σύστημα εμφανίζονται τόσο τυχαία λάθη όσο και λάθη ριπής σε ένα πεδίο αποθήκευσης ή σε όλα τα πεδία ταυτόχρονα. Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στη μοντελοποίηση των λαθών ριπής που εμφανίζονται ταυτόχρονα σε όλα τα πεδία αποθήκευσης, εξαιτίας της εφαρμογής εξωτερικών επιταχύνσεων στο ηλεκτρομηχανικό σύστημα κίνησης, καθώς αυτή είναι η κύρια αιτία που μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία το σύστημα. Αναπτύχθηκε ένα πλήρες μοντέλο καναλιού λαθών ριπής που συσχετίζει την απόκλιση θέσης με την πιθανότητα εμφάνισης λαθών στα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στα πολλαπλά πεδία. Με βάση πειραματικές μετρήσεις περιγράφεται η επίδραση της διαταραχής στο κανάλι ανάγνωσης, ενώ ταυτόχρονα μοντελοποιούνται με τη χρήση διεργασιών Markov τα λάθη ριπής που εμφανίζονταισε επίπεδο συμβόλου στα διάφορα πεδία εξαιτίας της συγκεκριμένης διαταραχής. Είναι έτσι δυνατή η σε βάθος μελέτη του φυσικού μηχανισμού που εισάγει τα λάθη ριπής στα πολλαπλά πεδία, της συσχέτισης των λαθών που εμφανίζονται ταυτόχρονα στα διαφορετικά πεδία, όπως επίσης και της επίδρασης των εξωτερικών διαταραχών στη διορθωτική ικανότητα των διαδικασιών αποκωδικοποίησης. Η μελέτη της συσχέτισης των λαθών ριπής που επηρεάζουν ταυτόχρονα τα δεδομένα σε όλα τα πεδία αποθήκευσης οδήγησε στην ανάπτυξη μιας μεθόδου που εκμεταλλεύεται το χαρακτηριστικό της παράλληλης λειτουργίας των πεδίων και τη δυνατότητα επέκτασης της διορθωτικής ικανότητας των κωδίκων RS, όταν είναι γνωστή η θέση κάποιων από τα λάθη. Τα λάθη αυτά ονομάζονται erasures και η χρήση τους μπορεί να βελτιώσει την αξιοπιστία των διαδικασιών αποκωδικοποίησης χωρίς να αυξηθεί η πλεονάζουσα πληροφορία στο σύστημα. Η προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόζεται στην περίπτωση που η διαταραχή είναι τέτοια ώστε να οδηγεί τη διαδικασία διόρθωσης λαθών σε αποτυχία αλλά τουλάχιστον μία κωδικολέξη διορθώθηκε σωστά οπότε οι θέσεις των λαθών της είναι γνωστές. Με βάση τις γνωστές θέσεις λαθών, εκτιμάται η πιθανότητα να υπάρχει λάθος στα σύμβολα των ίδιων θέσεων στα άλλα πεδία, τα οποία όμως ανήκουν σε κωδικολέξεις που δεν ήταν δυνατό να διορθωθούν αρχικά. Τα σύμβολα με τις μεγαλύτερες πιθανότητες τίθενται ως erasures και ένας δεύτερος γύρος αποκωδικοποίησης εκτελείται. Τα αποτελέσματα για την απόδοση της μεθόδου δείχνουν ότι υπάρχει μεγάλη βελτίωση στη διορθωτική ικανότητα του συστήματος. Συγκεντρωτικά, η παρούσα διατριβή ασχολήθηκε με τη βελτιστοποίηση της κατανομής δεδομένων σε συστήματα αποθήκευσης πληροφορίας πολλαπλών πεδίων, τη μοντελοποίηση των διαφόρων τύπων λαθών που εμφανίζονται σε τέτοια συστήματα, την ανάλυση της αξιοπιστίας των διαδικασιών αποκωδικοποίησης και διεμπλοκής δεδομένων και την πρόταση μεθόδων για τη βελτίωσή της. / Nowadays, the need for storage devices that offer very high densities at extremely small size and, at the same time, support very high data rates, is constantly increasing. A new research area investigates whether the Atomic Force Microscopy (AFM) techniques that use nanometer-sharp tips for imaging and investigating the structure of materials down to the atomic scale, can be exploited to create data storage devices capable of storing data with much higher density than conventional devices. To achieve high data read/write rates, micro-electro-mechanical-systems (MEMS) with arrays of probes operating simultaneously are used, with each probe performing read/write/erase operations in a dedicated storage field. Several methods of probe-based data recording have been proposed and experimentally studied. One such method is the thermomechanical one, where digital information is stored by forming nanometer-scale indentations in thin polymer films. The presence or absence of indentations corresponds to logical ones or zeros, respectively. The user data are stored in the form of sequences of indentations. For writing and reading data, the storage medium is moved at a constant velocity underneath the array of probes. This movement is achieved using a MEMS-based microscanner with X/Y motion capability. During the read/write operations, the movement of the probes must be extremely precise, since even the slightest deviations from the reference movement increase the data error rate in a non-linear way. Apart from the intrinsic thermal and quantization noise, other causes that result to deviations in the movement of the probes, are, among others, a mechanical failure of a tip or a dust particle on the polymer medium. In these cases burst errors appear in a single field. Another severe error condition is observed when an external disturbance is applied to the system. In this case, all probes are affected simultaneously by the same statistical characteristics, leading to the occurrence of burst errors in all fields. Consequently, these storage systems are prone to burst errors. In storage systems, user data are usually exchanged in the form of fixed-size sectors. Due to the simultaneous movement of all probes, the technique of partitioning the user data sector into equal parts, each of which is stored in a different field, is usually applied. To deal with burst errors, a combination of non-binary Reed-Solomon (RS) error correction codes and appropriate interleaving circuits is used. So, initially each sector is divided into a number of codewords, depending on the characteristics of the RS code. However, depending on the system parameters it may not be possible to allocate the same number of data in all storage fields. In such a case, the gaps are filled with zero padding symbols, reducing the storage efficiency of the device, especially when the number of fields is large. The thesis proposes an optimal data allocation method that eliminates the unnecessary information, and therefore maximizes the storage efficiency of the device and increases at the same time the system capacity compared with the hitherto known processes. The thesis also studies the reliability of a probe-based storage device with multiple fields. The fact that these systems are prone to burst errors makes it critical to study their reliability for all possible cases of errors that may occur and investigate the effect of the various system parameters, such as the number of storage fields, the sector size and the RS code rate, on the error correction capability of the system, so that the optimal combination is determined. Regarding storage systems, the reliability is defined as the probability of correct sector retrieval. For that reason, the necessary mathematical models have been developed and the equations have been specified, which allow the calculation of the correct sector retrieval probability when the system is affected by all types of errors, namely random errors and burst errors, either in a single storage field or in all fields simultaneously. Particular focus was placed on the modeling of burst errors that occur simultaneously in all storage fields, due to the application of external disturbances to the entire system, which is the main source of errors that can lead the system to failure. A complete burst errors channel model has been developed, which describes the correlation between the deviations in the movement of the probes and the probability of error appearance in the data stored in the multiple fields. Based on experimental data, the effect of the disturbance on the reading channel is described, while the burst errors that appear consequently in the symbols stored in the various fields are modeled using Markov processes. It is thus possible to study thoroughly the physical mechanism that introduces burst errors in the multiple storage fields, the correlation of the errors that occur simultaneously in the different fields, as well as the impact of the level of the external disturbances on the error correction capability of the decoding scheme. The study of the correlation among the burst errors that appear in all storage fields due to external disturbances led to the development of a new method that exploits the simultaneous operation of the probes and the possibility to extend the error correction capability of the RS codes, when the position of a number of errors, called erasures, is known, and improves the reliability of the decoding procedures without increasing the redundancy used in the system. The proposed method is applicable when the disturbance is such that it leads to a sector retrieval failure but at least one codeword was properly corrected and the positions of its errors are revealed. Based on the known error locations, an estimate of the probability that the symbols that lie at the same positions in the other fields, but belong to non-decodable codewords, are in error is produced. Then, a second decoding iteration that employs the additional information is executed. The results regarding the performance of the method show that there is a big improvement in the error correction capability of the system. In summary, the thesis deals with the optimization of the data allocation method in storage systems that use multiple fields that operate simultaneously, the modeling of the different types of errors that occur in such systems, the analysis of the reliability of the decoding and data interleaving procedures and finally, the introduction of new methods that improve their effectiveness.

abstract: An increase in the number of inverter-interfaced photovoltaic (PV) generators on existing distribution feeders affects the design, operation, and control of the distri- bution systems. Existing distribution system analysis tools are capable of supporting only snapshot and quasi-static analyses. Capturing the dynamic effects of the PV generators during the variation in the distribution system states is necessary when studying the effects of controller bandwidths, multiple voltage correction devices, and anti-islanding. This work explores the use of dynamic phasors and differential algebraic equations (DAE) for impact analysis of the PV generators on the existing distribution feeders. The voltage unbalance induced by PV generators can aggravate the existing unbalance due to load mismatch. An increased phase unbalance significantly adds to the neutral currents, excessive neutral to ground voltages and violate the standards for unbalance factor. The objective of this study is to analyze and quantify the impacts of unbalanced PV installations on a distribution feeder. Additionally, a power electronic converter solution is proposed to mitigate the identified impacts and validate the solution's effectiveness through detailed simulations in OpenDSS. The benefits associated with the use of energy storage systems for electric- utility-related applications are also studied. This research provides a generalized framework for strategic deployment of a lithium-ion based energy storage system to increase their benefits in a distribution feeder. A significant amount of work has been performed for a detailed characterization of the life cycle costs of an energy storage system. The objectives include - reduction of the substation transformer losses, reduction of the life cycle cost for an energy storage system, and accommodate the PV variability. The distribution feeder laterals in the distribution feeder with relatively high PV generation as compared to the load can be operated as microgrids to achieve reliability, power quality and economic benefits. However, the renewable resources are intermittent and stochastic in nature. A novel approach for sizing and scheduling the energy storage system and microtrubine is proposed for reliable operation of microgrids. The size and schedule of the energy storage system and microturbine are determined using Benders' decomposition, considering the PV generation as a stochastic resource. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2015

The renewable energy sources increase the volatility on theelectricity market. To manage the quick variations battery energystorage systems (BESS), together with other storing solutions, willbe required in the future. Depending on which level in the grid thebattery is placed, it can serve different purposes. In this report amarket analysis is conducted, which examine the performance ofbattery storages installed in Sweden. Further on, a simulation, withPV-panels and a battery, was performed at Behrn Arena in Örebro. From the market analysis it was shown that the majority of therespondents had used, or will use, their battery for peak shaving.This function is particularly meaningful for customers with a powertariff, which is the case for Behrn Arena. The simulated systemdecreased their yearly cost due to the power tariff with 70 000 SEKand the total electricity bill decreased with 155 000 SEK. For the batteries to be more profitable in the future, the batteryprice needs to decrease or the number of revenue streams need toincrease. One revenue with great potential is frequency regulation,which has proven its efficiency in other countries.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T14:37:35Z No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T14:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) Previous issue date: 2016-10-18 / Capes / Este trabalho trata da aplicação da geração fotovoltaica residencial associada à utilização de banco de baterias com a finalidade de reduzir à elevação e variação da potência injetada na rede. Dessa forma o sistema de armazenamento é utilizado para absorver a energia excedente imposta pela geração ao longo do dia fornecendo ou absorvendo potência constante a rede elétrica. Diante desta abordagem, este trabalho tem por objetivo descrever e analisar estratégias de controle em sistemas FV associadas ao controle de carga e descarga de um banco de baterias chumbo-ácido associadas em série, para reduzir a alta potência injetada na rede, devido ao fato que o pico de geração, muitas vezes não coincide com o horário de pico de consumo. Foram apresentadas topologias convencionais para este tipo de sistema e partir da escolha de uma topologia genérica, foi obtido à modelagem do sistema FV/Bateria conectado a rede elétrica para obter as funções de transferência e respectivas malhas de controle da planta. Na sequência foi feito uma avaliação das estratégias de controle aplicadas, gerando resultados por simulação e experimentais que validam as estratégias analisadas. Para avaliar a redução da potência injetada na rede com a inserção do sistema de armazenamento, foi descrito um modelo simplificado da rede de BT. Os resultados obtidos via simulação comprovaram que foi possível regular adequadamente o fluxo de potência dos painéis para as baterias e a rede elétrica, como também reduzir a variação e elevação da potência na rede, gerada pela mudança dos níveis de irradiação. Como consequência desta ação foi evidenciada também à redução da elevação da tensão no Ponto de Acoplamento comum (PAC). / This work deals with the application of residential photovoltaic generation associated with the use of battery banks with the purpose of reducing the elevation and variation of the injected power in the network. In this way the storage system is used to absorb the surplus energy imposed by the generation during the day supplying or absorbing constant power to the electrical network. In this approach, this work aims to describe and analyze control strategies in PV systems associated with the control of load and discharge of a bank of lead-acid batteries associated in series, to reduce the high power injected in the network, due to the fact that The generation peak often does not coincide with peak consumption times. It was presented the conventional topologies for this type of system and from the choice of a generic topology, was obtained to the modeling of the FV / Battery system connected to the electrical network to obtain the transfer functions and respective control meshes of the plant. An evaluation of the applied control strategies was carried out, generating simulation and experimental results that validate the analyzed strategies. To evaluate the reduction of the injected power in the network with the insertion of the storage system, a simplified model of the LV network was described. The results obtained through simulation showed that it was possible to adequately regulate the power flow of the panels to the batteries and to the electrical network, as well as to reduce the variation and increase of the power in the network, generated by the change of the irradiation levels. As a consequence of this action was also evidenced to the reduction of the voltage increase at the Common Coupling Point (PAC).

Computing systems are becoming increasingly data-intensive because of the explosion of data and the needs for processing the data, and storage management is critical to application performance in such data-intensive computing systems. However, existing resource management frameworks in these systems lack the support for storage management, which causes unpredictable performance degradations when applications are under I/O contention. Storage management of data-intensive systems is a challenging problem because I/O resources cannot be easily partitioned and distributed storage systems require scalable management. This dissertation presents the solutions to address these challenges for typical data-intensive systems including high-performance computing (HPC) systems and big-data systems. For HPC systems, the dissertation presents vPFS, a performance virtualization layer for parallel file system (PFS) based storage systems. It employs user-level PFS proxies to interpose and schedule parallel I/Os on a per-application basis. Based on this framework, it enables SFQ(D)+, a new proportional-share scheduling algorithm which allows diverse applications with good performance isolation and resource utilization. To manage an HPC system’s total I/O service, it also provides two complementary synchronization schemes to coordinate the scheduling of large numbers of storage nodes in a scalable manner. For big-data systems, the dissertation presents IBIS, an interposition-based big-data I/O scheduler. By interposing the different I/O phases of big-data applications, it schedules the I/Os transparently to the applications. It enables a new proportional-share scheduling algorithm, SFQ(D2), to address the dynamics of the underlying storage by adaptively adjusting the I/O concurrency. Moreover, it employs a scalable broker to coordinate the distributed I/O schedulers and provide proportional sharing of a big-data system’s total I/O service. Experimental evaluations show that these solutions have low-overhead and provide strong I/O performance isolation. For example, vPFS’ overhead is less than 3% in through- put and it delivers proportional sharing within 96% of the target for diverse workloads; and IBIS provides up to 99% better performance isolation for WordCount and 30% better proportional slowdown for TeraSort and TeraGen than native YARN.

Disk drives are the bottleneck in the processing of large amounts of data used in almost all common applications. File systems attempt to reduce this by storing data sequentially on the disk drives, thereby reducing the access latencies. Although this strategy is useful when data is retrieved sequentially, the access patterns in real world workloads is not necessarily sequential and this mismatch results in storage I/O performance degradation. This thesis demonstrates that one way to improve the storage performance is to reorganize data on disk drives in the same way in which it is mostly accessed. We identify two classes of accesses: static, where access patterns do not change over the lifetime of the data and dynamic, where access patterns frequently change over short durations of time, and propose, implement and evaluate layout strategies for each of these. Our strategies are implemented in a way that they can be seamlessly integrated or removed from the system as desired. We evaluate our layout strategies for static policies using tree-structured XML data where accesses to the storage device are mostly of two kinds - parent-tochild or child-to-sibling. Our results show that for a specific class of deep-focused queries, the existing file system layout policy performs better by 5-54X. For the non-deep-focused queries, our native layout mechanism shows an improvement of 3-127X. To improve performance of the dynamic access patterns, we implement a self-optimizing storage system that performs rearranges popular block accesses on a dedicated partition based on the observed workload characteristics. Our evaluation shows an improvement of over 80% in the disk busy times over a range of workloads. These results show that applying the knowledge of data access patterns for allocation decisions can substantially improve the I/O performance.

Patent documents are important intellectual resources of protecting interests of individuals, organizations and companies. These patent documents have great research values, beneficial to the industry, business, law, and policy-making communities. Patent mining aims at assisting patent analysts in investigating, processing, and analyzing patent documents, which has attracted increasing interest in academia and industry. However, despite recent advances in patent mining, several critical issues in current patent mining systems have not been well explored in previous studies. These issues include: 1) the query retrieval problem that assists patent analysts finding all relevant patent documents for a given patent application; 2) the patent documents comparative summarization problem that facilitates patent analysts in quickly reviewing any given patent documents pairs; and 3) the key patent documents discovery problem that helps patent analysts to quickly grasp the linkage between different technologies in order to better understand the technical trend from a collection of patent documents. This dissertation follows the stream of research that covers the aforementioned issues of existing patent analysis and mining systems. In this work, we delve into three interleaved aspects of patent mining techniques, including (1) PatSearch, a framework of automatically generating the search query from a given patent application and retrieving relevant patents to user; (2) PatCom, a framework for investigating the relationship in terms of commonality and difference between patent documents pairs, and (3) PatDom, a framework for integrating multiple types of patent information to identify important patents from a large volume of patent documents. In summary, the increasing amount and textual complexity of patent repository lead to a series of challenges that are not well addressed in the current generation systems. My work proposed reasonable solutions to these challenges and provided insights on how to address these challenges using a simple yet effective integrated patent mining framework.

The purpose of this project is to make available a Web-based Library, a web application developed for the Department of Computer Science at CSUSB to manage student projects/theses and faculty papers. The project is designed in accordance with Model-View-Controller (MVC) design pattern using the Jakarta Struts framework and iBATIS Data Mapper framework from Apache Software Foundation, JavaServer Pages (JSP), and MySQL database.

No description available.