implementation of efficient b2g and v2g in practical cases

16
Digital Object Identifier:10.11989/JEST.1674-862X.80715105 Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases MD Shahrukh Adnan Khan* | Kazi Mahtab Kadir | Md. Ibrahim Ibne Alam | Md. Khairul Alam | Jianhui Wong | Aseef Iqbal Abstract—In this paper, building to grid (B2G) and vehicle to grid (V2G) have been defined with clear and practical understanding. Both of them are new generation technologies which are the essential part of smart city living and crowd energy clustering. Firstly, an in-detailed overview has been provided with an introduction to B2G and V2G followed by a historical overview and theoretical analysis in respect to smart city planning. Next, a review is conducted on current and previous smart living research, which deals with B2G and V2G. Efficient B2G and V2G implementations in practical cases then have been discussed. Lastly, both of these technical prospects have been analyzed in crowd energy diagram. Index Terms—Building to grid (B2G), crowd energy, practical implementation, smart city living, vehicle to grid (V2G). 1. Introduction A next generation evolvement is knocking at the world door and the people today are eagerly welcoming it. The smart city living is not a dream anymore rather it is rapidly rushing to its success story. The next generation smart city planning is one of the most eagerly awaited technological advances that young generation wants currently. The world is running towards smart enhancements. Smart building, smart vehicle, smart technology, intelligent city, and green city all are part of the next generation smart city planning [1]-[4] . Building to grid (B2G) and vehicle to grid (V2G) are the most advance level technologies of smart city planning. Both of them are newly innovative concepts, which are yet to be implemented practically in different cities. Even though, experimental implementations are taking place in different parts of the world, there is still an ample space to conduct elementary research and define both the B2G and V2G clearly and their influence in smart city living. The current generation technology includes G2B (grid to building) and G2V (grid to vehicle). For a bidirectional *Corresponding author Manuscript received 2018-07-15; revised 2018-10-02. M. S. A. Khan, K. M. Kadir, Md. I. I. Alam, and Md. K. Alam are with University of Asia Pacific, Dhaka 1205, Bangladesh (e-mail: [email protected]). J. Wong is with the Department of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tunku Abdul Rahman, Kampar 31900, Malaysia. A. Iqbal is with Chittagong Independent University, Chittagong, Bangladesh. Color versions of one or more of the figures in this paper are available online at http://www.journal.uestc.edu.cn. Publishing editor: Yu-Lian He JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018 325

Upload: others

Post on 01-Mar-2022

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

 

Digital Object Identifier:10.11989/JEST.1674-862X.80715105

 

Implementation of Efficient B2G and V2G inPractical CasesMD Shahrukh Adnan Khan* | Kazi Mahtab Kadir | Md. Ibrahim Ibne Alam | Md.Khairul Alam | Jianhui Wong | Aseef Iqbal 

Abstract—In this paper, building to grid (B2G) and vehicle to grid (V2G) have been defined with clear and practical

understanding.  Both of  them are new generation technologies which are the essential  part  of  smart  city  living and

crowd  energy  clustering.  Firstly,  an  in-detailed  overview  has  been  provided  with  an  introduction  to  B2G and  V2G

followed  by  a  historical  overview  and  theoretical  analysis  in  respect  to  smart  city  planning.  Next,  a  review  is

conducted on current  and previous smart  living research,  which deals  with  B2G and V2G. Efficient  B2G and V2G

implementations in practical cases then have been discussed. Lastly, both of these technical prospects have been

analyzed in crowd energy diagram.

Index Terms—Building to grid (B2G), crowd energy, practical implementation, smart city living, vehicle to grid (V2G).

 

1. IntroductionA next generation evolvement is knocking at the world door and the people today are eagerly welcoming it. The

smart city living is not a dream anymore rather it is rapidly rushing to its success story. The next generation smartcity planning is one of the most eagerly awaited technological advances that young generation wants currently. Theworld is running towards smart enhancements. Smart building, smart vehicle, smart technology, intelligent city, andgreen city  all  are part  of  the next  generation smart  city  planning[1]-[4].  Building  to  grid  (B2G)  and  vehicle  to  grid(V2G)  are  the  most  advance  level  technologies  of  smart  city  planning.  Both  of  them  are  newly  innovativeconcepts,  which  are  yet  to  be  implemented  practically  in  different  cities.  Even  though,  experimentalimplementations  are  taking  place  in  different  parts  of  the  world,  there  is  still  an  ample  space  to  conductelementary  research  and define  both  the  B2G and V2G clearly  and their  influence in  smart  city  living.  Thecurrent  generation  technology  includes  G2B (grid  to  building)  and G2V (grid  to  vehicle).  For  a  bidirectional *Corresponding authorManuscript received 2018-07-15; revised 2018-10-02.M. S. A. Khan, K. M. Kadir, Md. I. I. Alam, and Md. K. Alam are with University of Asia Pacific, Dhaka 1205, Bangladesh (e-mail:[email protected]).J.  Wong  is  with  the  Department  of  Electrical  and  Electronic  Engineering,  Universiti  Tunku  Abdul  Rahman,  Kampar  31900,Malaysia.A. Iqbal is with Chittagong Independent University, Chittagong, Bangladesh.Color versions of one or more of the figures in this paper are available online at http://www.journal.uestc.edu.cn.Publishing editor: Yu-Lian He

JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018 325

Page 2: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

energy flow, B2G and V2G are being considered for the next generation technology. For a unity bidirectionalenergy  flow,  all  the  four  elements  B2G,  V2G,  G2V,  and G2B are  clustered together  which  is  called  “crowdenergy”. In [5] the authors defined crowd energy to be the endeavor of profit/non-profit corporations or individualscombining  assets  through  the  help  of  information  and  communications  technology  (ICT)  to  achieve  a  societal,economic,  and political  change for  the  move from centralized non-renewable  energy  production  to  decentralizedrenewable  energy  production.  This  next  generation  technology  has  not  yet  been  practically  implementedcommercially although new research is being conducted in this area[2]-[6]. This paper tries to fill up the research gapin this respect and tries to give a clear concept on these two advanced parts of smart city planning, strategical workflow analysis of B2G-V2G, and case examples with current and future scope including limitations.

2. Building to Grid (B2G)

2.1. Introduction

Smart grid (SG) is the next generation of electric grid and this smarter grid needs B2G as its principal part tooperate  properly  and  serve  the  future  of  power  network.  The  existing  unidirectional  electricity  grid  is  facingnumerous challenges, which cannot be dealt with the current grid topology. The future grid needs to be bidirectionalwhere  the  grid  is  a  digital  network  with  lots  of  sensors  and  will  be  a  self-monitoring  and  self-healing  entity[1].Therefore, a need for integrating B2G emerged and this integration is expected to keep the power system stable byallowing  the  buildings  to  contribute  in  the  changes  of  electricity  supply  and/or  demand.  Therefore,  B2G  can  bedefined as the coherent part of the future grid system having reliable interactive environment, where benefits andmotivations of the customers lead them to offering services to the power distribution system.

The consistency of the B2G integration is hoped to ensure a secure, dependable, and robust energy distributionsystem which is able to support high penetrations of a demand and green environment[2]-[4]. The B2G concept is notonly about providing energy to the grid; but more so about giving maximum achievable support to the grid from thebuildings. There are mainly two segments of B2G, in one segment the research is oriented on the demand or loadrelated optimization, whereas the other segment is concentrating on using buildings to supply energy to the grid[3].With  ongoing  research  on  smart  grid  and  B2G,  some  new  terms  have  materialized  like  intelligent  building,prosumers, demand management system (DMS), and demand response (DR)[4]-[9].  The collaboration and efficientcommunications of all these with building and grid are hoped to make the whole B2G concept successful. In Fig. 1,B2G communications network has been depicted where it  can be seen that,  single or  multiple buildings need tomaintain  the  communications  with  the  grid  through  a  building  energy  management  system (BEMS).  The  BEMSprovides information mainly to the market operators who are responsible for the balancing of bidirectional energytransmission  between the  building  and  grid.  The  grid  with  its  different  demands  (e.g.  peak  shaving,  voltage  andfrequency regulation,  etc.)  asks the market operators to provide support  and the market operators try to comply.Also  in  the  diagram  the  renewable  energy  sources  (RESs)  and  loads  are  shown;  these  energy  sources  andintelligent loads are optimized by different optimization methods. One such optimization method is shown in Fig. 2where the methodology is similar to the found in [6] to [10].

2.2. Case Study

The idea of B2G emerged at the start of this millennium and became highly popular in the research and powersector along with the smart grid. After that, a boon can be observed in the last decade in the field of B2G research.There  are  a  lot  of  journals  and  papers  in  the  field  of  B2G;  in  the  following  paragraphs,  some  of  them  aresummarized chronologically.

326 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 3: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

Buildings  in  the  city  consume  a  large  amount  of  energy  from  the  grid  (around  33%);  therefore,  BEMSs  areimportant for the power system. The authors in [11] discussed about the smart grid BEMS (SG-BEMS) in the JejuIsland that was developed by Korean Telecomm (KT), whose architecture is shown as Fig. 3. BEMS can providesignificant support to grid by reducing energy consumption and by load management to perform peak shaving andvoltage and frequency regulation. As ancillary services, BEMS helps to reduce the emission of carbon and provide

 

Distribution system operator (DSO)

Grid level

Building energy

management

system

(BEMS)

Market

operator

(MO)

BEMS

Weather

station

Cloud

computing

Building level

Fig. 1. Generalized B2G network.

 

NO

START

END

Different constraints

(demand, ramp rate)

Building optimization

criterion

Feasible

for grid?

Environmental

factors

Status of grid power

flow

Smart grid

constraints

YES

Power flow

optimization

Fig. 2. Sample flow chart of optimization technique.

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 327

Page 4: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

support to RESs to be used widely.  BEMS is also very important for the customers who want to join the energymarket[10]-[12].

To help the buildings connect with the grid properly building agent scheme was proposed in [12]. The proposedbuilding  agent  is  supposed  to  work  as  a  load  management  gateway  by  proper  utilization  of  load  models  andcommunications. The main idea behind the building agent was that SG could not function properly if the control ofloads is handed over to the grid even on a small scale. Therefore, the agent hides the complexity of the buildingfrom the grid and provides only the information needed by the SG to perform flawlessly.

Commercial  and  private  buildings  can  accommodate  photovoltaic  (PV)  cells  and  with  optimal  powermanagement mechanism, these PVs can provide a range of support  to the grid.  Intensive PV penetration of  thegrid  to  offer  peak  shaving  services  at  minimal  cost  was  the  main  objective  in  [13].  They  proposed  an  optimalpredictive power-scheduling algorithm and after extensive real time simulation, it was found that 13% electricity billcould be minimized. Also the algorithm needed a high level of forecasting accuracy to provide expected results. In[14],  the objective was to increase the monetary value of  the PV solar  production by providing ancillary services(i.e. active power supply, demand side management (DSM)).

Integration of buildings to the grid cannot be done with the current status of the buildings; these buildings needto be automated through building automation system (BAS), which is an essential element of building managementsystem (BMS)[6]. With BAS, the users have the ability to control energy and media consumption that is important tooptimize the energy management system (EMS). In [6], they delineated the importance and applications of BAS insmart  grid  and  showed  that  DR  can  be  attained  easily  with  the  help  of  BAS.  Also  in  that  paper  they  hoped  toperform  further  research  on  the  implementation  of  BAS  in  AutBudNet  laboratories  and  other  AGH-University  ofScience  and  Technology  (AGH-UST)  buildings  and  afterwards  they  came  up  with  further  findings  in  [15].  Theimportance of BAS was also emphasized by [7], the authors indicated that typical BASs do not consider the useractivities  and  behavior,  which  are  responsible  for  the  wastage  of  almost  one  third  of  the  consumed  energy.Therefore, intelligent buildings must have the technology to recognize user activities and behavior and with thesetaken into account, minimizing energy consumption should be tried.

A study on B2G was done by Lawrence Berkeley National Laboratory[4],  where the feasibility of implementingB2G in India was checked. Motivating the local power markets towards the implementation of smart grid was the

 

Opweator

UI (Web)

Service

server

Data mgt

server

Smart G/W

Data

Signal

Config/

Parsing

rule

Energy usage monitoring, device control

Smart meter Smart panel

Power

equipmentHVAC

Light

control

Fig. 3. SG-BEMS architecture[11].

328 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 5: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

main objective of the study. The study also promoted DMS to be incrementally used in existing and yet to be builtcommercial buildings. DR is one of the key features of DMS, the authors in [8] extensively examined all models ofDR  up  to  that  time  and  concluded  that  the  demand  and  resource  both  are  highly  diversified;  therefore  a  singlemodel  for  DR is  impractical.  In another work with DR[9],  the authors studied a DR model  which was based uponbidirectional  energy  trading  facility  and  hybrid  energy  system.  They  argued  that  conventional  DR  with  itsunidirectional topology could not support the users efficiently. The users can store energy for future use or can sellenergy to the power system with the presented model. Another control approach, model predictive control (MPC)was proposed in [16]; the approach was to regulate frequency by exploiting the flexibility of heating ventilation andair conditioning (HVAC) on the demand side. The MPC method used load forecasts and ramping rates of differentproviders to perform the frequency regulation service.

Bidirectional optimization model to achieve higher load factors with reduced power consumption was proposedin [17]. The case study on an office building in Michigan Technological University (MTU) showed that the presentedmodel works properly and can reduce electricity cost by 25% with a better load factor. The same authors in theirsubsequent work proposed a novel B2G indexing technique based on the building energy cost and load factors ofthe nodes[18]. The objective of the paper was to facilitate the users by minimizing the energy cost and the gridby ensuring the maximum load penetration with a greater load factor. The model parameters were collectedfrom MTU and  the  performance  was  evaluated  for  33-node  test  feeder  supporting  B2G based  commercialbuildings;  a  promising  performance  was  observed.  Nonetheless,  the  model  performance  was  observed  togreatly  depend  on  the  price  of  energy,  load  flexibility,  customers’  choice,  grid  controlling  ability  of  theequipment, and weather forecasting accuracy.

Thermal  electric  storage  (TES)  devices  have  the  capability  of  shifting  the  demand  in  time  and  form  energyarbitrage[19].  Hence,  TES merged  with  B2G can  provide  DSM to  perform  better.  The  study  in  [19]  was  done  forresidential buildings in Ireland and showed that if TES works on 01:00 to 04:00 in the night, then it not only shiftsthe  demand  but  also  creates  energy  arbitrage.  Moreover,  the  B2G  model  with  its  rolling  optimization  approachallows preservation of some energy in the TES, which can be used in the next day. It was also observed that byusing the TES,  the total  demand could  be reduced substantially.  Further  studies  on the all  island power  system(AIPS) of Ireland were conducted by the same authors in [20] to achieve further optimization.

With  the  increment  of  unpredictability  in  demand,  the  grid  cannot  rely  on  traditional  DR  methods,  which  aremostly  manual  and  rule  based.  DR-advisor  is  a  data  driven  approach  proposed  in  [21],  which  is  quite  reliable(93%), cost effective, and fast to cope with the demand fluctuations. With real time scenario and tariff structure DR-advisor was simulated in University of Pennsylvania; it was observed that it could save around 38% of the summerenergy bill. The main challenge was to evaluate data rapidly, take quick decisions about the refrainment of energyusage, and provide a monetary benefit.

In recent years, Brazil is harnessing a large amount of energy through its installed PV cells which are currentlysupporting the national grid by providing a maximum of 51% coverage of the overall  demand[22].  To increase theefficiency of the PVs and find the feasibility of investment, the authors in [22] performed a simulation for net plusenergy  buildings  with  energy  plus  software.  After  performing  the  simulation  for  four  metropolitan  areas,  theysuggested  that  rooftop  systems  are  more  efficient  and  viable.  Also  they  found  that  the  energy  compensationsystem  of  Brazilian  PV  could  be  quite  beneficial  for  the  prosumers.  Installing  PV  in  buildings  may  seem  quitelucrative  after  the  example  of  Brazil,  however  in  [23]  the  authors  discussed  some  facts,  which  might  limit  thewillingness to invest in grid connected PV cells mounted in buildings. They carried out a case study in Beijing andfound that many people residing there were not interested in investing in PV, as the static payback period (SPBP)is  low.  The  case  study  showed  that  even  with  political  incentives  and  available  investment  area  for  building

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 329

Page 6: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

integrated grid connected PV (BIGCP) installations (AIABI), support from locality may not be favorable. They alsopointed out that single family residing in Beijing should not be encouraged to carry out BIGCP installations.

In some recent studies of B2G, DR with ancillary services and predictive power flow control has been discussedin  [10]  and  [24].  They  suggested  that  for  a  faster  DR,  there  is  no  better  way  but  to  improve  communicationslatency.  Also  the  consumers  need  to  be  aware  of  their  preferences,  as  a  single  change  in  the  control  inputs  ofHVAC can create drastic effects in performance. In the MPC framework presented in [10], the method can solvethe  duck-curve  problem  by  reducing  the  maximum  load  ramp  rate.  The  authors  used  a  Monte-Carlo  basedsimulation  to  simulate  the  control  of  power  flow  between  grid,  solar  panels,  and  energy  storage  systems.  Theauthors in [25] discussed techno economic methods to get a clear idea of investment feasibility. They argued thattraditional engineering economic methods should be reformed to comprehend market based PV investment. Fig. 4shows the techno economic structure from prosumer’s perspective.

3. Vehicle to Grid (V2G)

3.1. Introduction

V2G is one of the avenues through which smart grid is implemented. V2G involves the exchange of power andinformation between electric vehicles (EVs) and power grid. This allows the EVs to provide several DR services tothe grid while allowing EV users to enjoy different monetary and other form of incentives[26].

Control  and maintenance of  EVs through aggregators/utility  bodies can be connected in three configurations.These  are  vehicle-to-house  (V2H),  vehicle-to-vehicle  (V2V),  and  vehicle-to-grid  (V2G).  V2H  involves  energyexchange between EV and local home micro-grid, V2V involves energy exchange between grid-enabled group ofEVs, and V2G employs energy interchange between grid and EV clusters through the control of aggregators. Thispaper mainly focuses on the V2G concept.

Power flow between EV and grid can happen in two different methods, namely unidirectional V2G (or G2V) andbidirectional V2G (true V2G).

Unidirectional V2G is simply the flow of power from grid to EV for charging the EV battery. It does not requireany special apparatus except a charging outlet and it does not add to EV battery degradation due to cycling. DR

 

Climate/

Surroundings

PV system

Solar gen.

Building

loads

Use fraction

PV market

Capital costCapital

subisides Financing

Government

Prices &tariffs

Electricitymarket

Benefits

Indicators

Taxes

Prosumer(s)

In/Output

Component

Tech

Eco

n Soc

Information flowFeedback loopSystem boundary

Financialmarket

All

Fig. 4. Techno economic configuration from prosumer’s perspective[25].

330 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 7: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

services can be included if a simple and cheap controller is added to handle the charging rate. EV owners need tobe incentivized to make them take part in these services thus ensuring G2V during off-peak hours and restrictedduring peak hours. However, for other important DR services, true V2G is necessary.

Bidirectional V2G, as the name implies, relates to the bidirectional power flow between grid and EV. The EVsrequire bidirectional  chargers which have a bidirectional  ac/dc converter  (allowing power factor  correction)  and abidirectional dc/dc converter (which manages battery charge/discharge current)[27].

3.2. V2G Advantages

V2G advantages include active power and reactive power management, valley filling, harmonics filtering, peakshaving,  reduction  of  utility  expenses,  enhancement  of  load  parameters,  reduced  of  carbon  footprint,  tracing  ofRESs[28], frequency management, power failure recovery, etc.[26].

Unidirectional  V2G  (G2V)  enables  auxiliary  services  for  the  grid  by  changing  EV  charging  rate  according  topower  generation  companies.  This  is  handled  by  entities  called  aggregators,  which  combine  and  manage  thecharging process for a large group of EVs. These auxiliary services can be power grid management, which allowsgrid  frequency  balancing  between  the  production  and  load,  and  allocation  of  spinning  reserve  that  providesadditional  quick  response  generation  capacity  to  meet  sudden  losses  in  generation.  Thus  the  EVs  becomedistributed  energy  assets[28].  Reactive  power  support  can  also  be  achieved  through  voltage  and  frequencymanagement.  It  also  enables  power  factor  correction,  which  limits  power  line  losses  and  overloading  of  powerdevices[26]. Frequency management can be done by turning large generators on/off but these can be expensive sofast  charging/discharging  EVs  can  provide  a  cheaper  alternative[28].  Grid  connected  EVs  (GEVs)  can  providereactive power support because of capacitors in their chargers[26].

Traditional power generation produces many emissions. RESs can limit these emissions but their generation issporadic  and  dependent  on  environmental  factors.  But  V2G  can  help  mitigate  the  sporadic  nature  of  RES[26].Studies  have also  shown that  V2G could  reduce greenhouse gases more than if  only  plug-in  EVs (PEVs)  wereimplemented[27].

3.3. V2G Challenges

V2G  challenges  include  the  following.  EVs  taking  part  in  V2G  (bidirectional  V2G)  will  have  morecharging/discharging cycles compared to EVs not taking part or only employing G2V. So these EVs will have fasterthan  normal  battery  degradation.  The  degradation  will  be  worse  with  deeper  battery  depth  of  discharge  andfrequency of battery cycles. V2G control mechanisms can be formulated to reduce the impact of these processesbut a balance should be sought between the financial gain and longevity reduction[26].

V2G  implementation  requires  high  investment  costs  regarding  the  smart  grid  and  bidirectional-charginginfrastructure. Also repeated battery charging/discharging cycles will increase conversion losses. Increase in PEVdemand will require extra generation capacity[27].

EV owners might get anxious whether the amount of charge left  will  be sufficient for the trip back to home, ifthey take part in V2G activities. This can be mitigated using properly planned and appropriately distributed chargingstations[26].

Also the smart grid, which will be the backbone for V2G, will require sufficient monitoring to detect anomalies,capability  to  resist  hacking  of  communications  and  power  networks  necessary  for  V2G,  improvement  in  powerquality, enhanced reliability and efficiency, etc.[28].

3.4. Case Study

In  [29]  the  authors  evaluated  the  capability  of  adjustable  PEV  control  for  bidirectional  charging  using

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 331

Page 8: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

intermittent  wind  power  to  enhance  the  grid  energy  distribution  and  stabilization  of  power  generation  anddemand without compromising PEV user demands. For this purpose, the following three energy distributionmethods have been proposed. The first one is called ‘valley searching dispatching method’, where chargingor  discharging  cannot  be  suspended and where  it  looks  for  valley  of  wind  generation  in  a  24  h  period  andsubsequently raises the valley by bidirectional charging of PEVs. The second one is ‘interruptible dispatchingmethod’ where charging/discharging rates are same as before but can be suspended if necessary. Here thecut  level,  i.e.  power  generation/utilization  magnitude  that  needs  to  be  selected  to  get  time  periods  forbalancing  of  load/generation,  should  be  less  than  load  profile.  In  each  iteration  cut  level  is  increased  tilliteration limit is reached or all PEVs reach the minimum battery state of charge (BSOC). The third method is‘variable-rate  dispatching  method’,  which  is  similar  to  the  second  method  but  the  rate  can  be  changedaccording  to  charging/discharging  generation  and  utilization  rather  than  the  number  of  PEVs  that  can  takepart  in  the  process.  The  numerical  simulation  was  carried  out  based  on  MATLAB  using  deterministic  plusstochastic  model  and  assessed  by  checking  coordination  between  power  production  &  demand  and  usercontentment. The results showed that the coordination of power production/utilization got better for all  threemethods  but  the  latter  two  had  better  results  regarding  the  decrease  of  wind  energy  wastage  at  night,minimizing  daytime  flow  of  energy  from  grid  and  overall  increase  of  user  contentment.  Furthermore,  theproposed  methods  can  be  implemented  with  nominal  technical  obstacles.  Although  the  models  wereproposed for dispersed wind power and PEVs, it  could be adapted for other generation/load scenarios.  Forfuture work, further research is necessary to evaluate whether the harmful effect on battery longevity due tothat the charging/discharging outweighs the above mentioned benefits[27],[28].

The  authors  of  [30]  explained  peak-shaving  and  valley-filling  in  the  context  of  a  V2G  control  scheme.  Peakshaving  and  valley  filling  involve  the  distribution  of  loads  between  peak  and  off-peak  hours  using  bidirectionalcharge/discharge of V2G enabled EVs. In order for the target power curve and V2G plan curve to closely followeach other, an objective function was proposed with the aforementioned peak-shaving and valley filling systems. Asimulation was devised with parameters including the numbers of EVs, EV batteries, user settings, etc. and datafrom representative cities. The results of the simulation pointed to the fact that if the EV number is increased or ifthe mean target is decreased, the effectiveness of peak shaving and valley filling is increased. Quantitatively if thestandard deviation and root mean square of the difference of the two curves are below 10 then the curves followeach other well.

In [31]  the authors discussed several  technologies related to gridable electric  vehicles (GEVs) i.e.  V2H, V2V,and V2G. V2H comprises of a singular GEV and residence where it makes the daily residence load curve uniformthrough  active  power  exchange  and  utilizes  a  charger  capacitor  for  reactive  power  support.  V2V  entails  severalGEVs and smart homes where an aggregator is used for synchronized control of V2V and power grid. V2H is asub-set  of  V2V.  V2G  involves  a  greater  number  of  GEVs  compared  to  the  previous  cases  and  employs  smarthomes, parking lots, rapid charging stations, etc. for energy exchange. GEV aggregators handle the distribution ofreactive  power,  active  power,  and  other  grid  optimization  activities.  For  modelling  purposes,  household  deviceswere assumed to be daily load profiles, GEVs were modelled as mathematical equations and V2H, V2V, and V2Gsystems were modelled according to their aims and limitations which include peak load reduction, reactive powercompensation, etc. The authors put forward a mathematical model to improve the quality of GEV power distributionsystems using the target function and limitations. The simulation showed that V2G causes load shift by increasingload  demand.  It  was  seen  that  V2G  could  reduce  peak  load  and  valley  in  the  load  curve  could  be  increased.Furthermore,  night  charging  of  GEVs  coincides  with  the  excess  power  production.  Also  GEVs  can  reduce  linelosses, voltage variation, etc.

332 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 9: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

The self-governing V2G control  scheme suggested by the authors  in  [32]  is  a  spread  out  spinning  reservesystem useful for sporadic RESs based on droop control. In the control scheme, balance control is used forhandling BSOC; i.e. smart charging for vehicle user’s planned charging. The purpose of these schemes wasto enable a lower carbon footprint energy system by aggregating sporadically available RESs. The simulationinvolved two interconnected grids, two V2G groups, and a simple lithium ion battery model. One of the V2Ggroups had two types, medium (Mitsubishi i-MiEV/EV1) and large (Nissan Leaf/EV2) sized batteries and theother group had only small (Toyota Prius/PHV). The results showed that frequency deviations caused by theRES variation were counteracted by the V2G in a reasonable amount of time. Smart charging of EV1 did notchange thermal  power  generation  and  EV1 did  not  provide  any  spinning  reserve  for  the  grid,  but  EV2 andPHV supported good quality frequency control. The simulation quantitatively established that V2G control hada  quicker  response  than  governor-less  control  of  thermal  power  generation.  Also  the  capacity  of  the  PHVbattery was found to be adequate for the spinning reserve. Limitations of the study included further necessaryresearch regarding the efficiency of V2G control, effect on battery longevity, secure connection to grid, etc.

The authors of [33] enquired into the likelihood of diminishing load inconsistency in residence micro-grid bycontrolling charging schemes of PHEVs. A mathematical model was formulated with two PHEVs where Case1  had  a  typical  initial  condition  and  Case  2  had  optimized  parameters.  In  both  cases,  the  two  PHEVs  hadbidirectional power flow between micro-grid and them. In Case 1, initial BSOC was assumed whereas Case 2had optimal  battery  charge.  For  Case 2,  optimization  resulted  in  the  reduction  of  load power  curve’s  meanand standard deviations. Furthermore, the routing of power towards the micro-grid when required resulted inthe further reduction of these parameters. It was found that energy losses arose due to that the chargers andsubsidies could be provided because they can encourage proper usage and controlled charging of PHEVs,which can benefit the grid. For simplification, some parameters were assumed to be known in advance e.g.the  load  curve  of  house  appliances.  The  authors  hope  to  use  dynamic  programming  and  other  details  forbetter accuracy in the future.

In [34] the authors were focused on V2G control involving primary frequency control (PFC) of energy grids. Adecentralized  V2G  control  (DVC)  scheme  was  put  forth  where  a  charging/discharging  apparatus  managesbidirectional power between grid and EV to limit frequency variation, sustaining of BSOC, and fulfillment of chargingdemand.  For  this  purpose,  BSOC  holder  (BSH)  was  formulated,  which  was  based  on  starting  state  of  charge(SOC), to maintain EV BSOC using adaptive droop to sustain remaining battery energy levels. The control schemeis adaptive enough to maintain different staring SOC levels with frequency control. For charging demand, anotherV2G scheme was used called charging with frequency regulation (CFR) which consists of frequency droop control(to enhance frequency quality) and scheduled charging power (to reach charging demand). CFR is based on EVplugged-in  time  and  typical  SOC.  It  was  shown  in  the  simulation  that  the  proposed  DVC  can  limit  frequencydeviation and meet the charging demand in a two region connected power grid. Furthermore, the DVC is shown tobe better than autonomous distributed V2G control discussed in Section 1.

The authors of [35] discussed a framework for lithium ion battery degradation dependent on different EV loadoutlines using the simulation of  varying conditions.  The battery degradation model  was based on calendar agingand cycle  aging.  Calendar  aging is  the loss of  usable  lithium ions due to  unwanted chemical  reactions betweenelectrode  and  electrolyte,  which  is  influenced  by  electrochemical  voltage  and  temperature.  Cycle  aging  involvesbattery charging/discharging cycle depth and the total number of said cycles where degradation increases for bothcases. The simulation parameters had different driving cycles (i.e. type of battery usage based on synthetic loadsand real life car driving patterns), charging strategies and grid services (i.e. charging/discharging patterns based onthe  typical  duration  of  travel  and  grid  demand),  daily  duty  cycle  (i.e.  a  combination  of  the  above  mentioned

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 333

Page 10: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

parameters), and battery environment temperature. The result of the simulation showed that battery longevity couldbe  extended  by  time-managed  charging  and  demand-controlled  charging  i.e.  delaying  charging  until  remainingBSOC is not sufficient for the next scheduled trip. The simulated grid services for peak shaving decreased longevityand increased costs due to higher cycling.

The authors in [36] presented a control scheme for V2G with EV aggregation to allow supplementary frequencyregulation (SFR).  The proposed model  consists of  an EV aggregator,  EVs, and their  charging locations.  The EVcharging locations evaluate frequency regulation capacity (FRC) and issue management assignments to the EVs.

Table 1: Current world scenario of V2G and B2G with limitations and further scope

B2G V2G

Pilot projects orexperimentalimplementation

Korea,  Brazil,  India,  USA,  China,  Poland,  Netherlands,Ireland.

Israel,  China,  Netherlands,  Japan  (Tokyo),  Italy  (Pisa,Rome,  Milan),  Spain  (Malaga  City),  Ireland,  Denmark(Parker  Project),  Solihull,  UK  (The  Net-Form  Project),Georgia,  USA  (electric  school  bus),  Spain,  Finland,Greece, France[37]-[40].

Limitations

·Majority  of  the  current  commercial  and  residentialbuildings are not suitable to support B2G[6].·BAS which  is  a  basic  part  of  smart  grid  and  B2G,  doesnot consider user activities and behavior, which results inone third wastage of the consumed energy[7].·Forecasting of load is not accurate, resulting in erroneousoutput from the optimization algorithms[13],[21].·Load  modelling  of  flexible  loads  like  HVAC  is  notadequate[16],[19].·RESs  are  lightly  integrated  in  B2G  due  to  userunawareness; also in some cases people are unwilling toinvest in RES[23].

·Electric vehicles taking part in bidirectional V2G will havemore charging/discharging cycles thus having faster thannormal battery degradation[26].·V2G implementation requires high investment costs. Alsorepeated battery charging/discharging cycles will increaseconversion losses[27].·EVs  owners  may  remain  constantly  worried  about  theamount  of  charge  left  in  the  vehicles,  if  they  take  part  inV2G activities[26].·Smart  grid  being  the  backbone  for  V2G,  will  requiresufficient  monitoring  to  detect  anomalies,  capability  toresist  hacking  of  communications  and  power  networksnecessary  for  V2G,  improvement  in  power  quality,enhanced reliability and efficiency etc.[28].

Further scope

·Implementing  BAS  in  all  the  buildings  is  the  first  steptowards B2G[6].·Intelligent  buildings  of  the  future  need  to  consider  useractivities and behavior to mitigate energy wastage[7].·Developing new DR model for highly diversified demandsand resources is necessary[9].·Improving  algorithms  for  BEMS,  building  agent,  and  PVpenetration  in  grid  are  required  to  achieve  optimalperformances[11]-[13].·Precise  forecasting  of  load  is  essential  for  almost  allsmart  grid  optimization  algorithms.  Systems  need  to  bedeveloped to forecast load accurately[13],[21].·Motivating  the  local  power  markets  to  incorporate  B2Gand using DMS in existing and yet to be built buildings areneeded[4].·TES  or  HVAC  devices  merged  with  B2G  can  provideDSM;  developing  proper  models  of  these  devices  isessential[19].·Communications  latency  between  building  and  gridneeds to be improved[10],[24].·Engineering  economic  methods  should  be  reformed  tocomprehend market based RES investment[25].

·Properly  planned  and  appropriately  distributed  chargingstations are needed for EVs, so that EVs can be used inV2G without facing any problems by the user[26].·The  depth  and  frequency  of  charging/discharging  of  thebattery  need  to  be  calculated  with  V2G  controlmechanisms to  reduce the  impact  of  these processes.  Abalance  between  financial  gain  and  longevity  reductionneeds to be maintained[26].·Research on V2G systems to  perform active power  andreactive  power  management,  valley  filling,  harmonicsfiltering,  peak  shaving,  reduction  of  utility  expenses,enhancement  of  load  parameters,  reduction  of  carbonfootprint, and tracing of RESs can be done[26],[28].·EVs role as distributed energy assets like grid frequencybalancing  between  production  &  load,  and  spinningreserve  to  provide  additional  quick  response  generationcapacity can be explored[28].·RESs  are  green  energy  however  their  generation  issporadic  and  dependent  on  environmental  factors.  ButV2G  can  help  mitigate  the  sporadic  nature  of  RES.Integrating  RES  with  V2G  system  optimally  is  ofparamount importance[26],[29].·Connecting  vehicles  securely  with  grid  needs  furtherresearch[32].

Crowd energy and smartcity living status

From  the  case  studies  it  can  be  seen  that  G2B  and  B2G  for  the  local  building’s  grid  is  already  in  use  in  differentplaces. The case for V2G is similar to that of B2G. In Fig. 5 we can see that V2G is just a sub-set of a crowd energycluster. At this stage only a few pilot projects are available as described above.But  for  proper  smart  city  implementation  of  crowd  energy,  the  grid  needs  a  wide  variety  of  DR  services  both  frombuildings and vehicles working together. For this purpose holistic V2G-B2G research and pilot projects are needed ona bigger scale.

World map scenario As shown in Fig. 6.

334 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 11: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

In  the case of  frequency control,  EVs perform the management  assignments as mobile  storage equipment.  TheFRC evaluation is based on available V2G power and expected V2G power is implemented, taking into accountboth  frequency  management  and  charging  demand.  The  simulation  is  done  in  simulink  environment  and  MonteCarlo  sampling  is  performed  to  calculate  BSOC  level.  The  results  for  a  model,  based  on  real  life  two  regionconnected grids in China, indicate that variations of area control error and grid frequency can be efficiently inhibited.Also required BSOC levels can be obtained by stabilizing regulation-up and regulation down functions.

4. B2G and V2G: Current World ScenarioB2G  and  V2G  are  the  inseparable  part  of  smart  grid,  which  is  the  key  to  our  better  living  in  the  future.

Therefore, to ensure a better and greener place to live for our next generation, more research should be done and 

Renewable energy sources

Solar Wind Geo Hydro Bio Tide

Non renewable energy sources

Nuclear

Gas

Energy

Oil

Coal

High voltage line

Low voltage line

Smart meter

Smart home

V2H, V2V, & V2G structures

V2H H2V

PEV

PEV Charging station

with smart metering

V2G/G2V

V2VAggregator

Uni-directional power flow

Bi-directional power flow

Communication line

Next generation smart city planning

Crowd energy clustering for bi-directional energy flow

00000

0000000

Fig. 5. Generalized V2G network.

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 335

Page 12: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

for  that  the current  world  scenario  needs to  be known.  After  the thorough literature  review done by the authors,Table 1 is presented here with some of the pilot projects being operated at present throughout the world[37]-[40]. Alsothe limitations and scope of research are given in a concise and clear way. The authors hope that researchers willfind the table helpful for their future endeavors.

5. Conclusion: Summary, Limitations, and Future ScopeThe  conclusion  of  this  research  comes  up  with  few  important  findings  and  proposals.  First,  knowledge

sharing  and  distribution  are  the  next  key-step  to  make  the  B2G  and  V2G  like  advanced  technology  anessential  part  of  smart  city  planning.  Renewable  energy  such  as  wind  turbines,  solar  panels,  and  hybridstorage  devices  like  supercapacitor  can  play  a  major  part  in  next  generation  energy  sector.  Most  of  theresearchers  have  not  yet  been  properly  motivated  and  informed  about  this  new  field  of  research—crowdenergy  and  smart  city  living.  It  is  believed  that  upon  getting  the  concept  of  these  technologies  beingimplemented into next generation smart living, many researchers and scientists will take active part in this.

The primary limitation faced in this field of study is to find adequate information to perform research. As, bothB2G  and  V2G  are  the  next  generation  technologies  for  smart  living,  not  enough  verified  cases  and  informationcould be found to conduct further study currently. Therefore, conducting the research is challenging. Apart from it,few projects are currently being implemented in Asian countries. However, information again could not be gathered,as not all of them were in operational. Governments as well as research institutes, and other related organizationsshould come forward to sponsor more projects in this area. In Bangladesh, the present government has taken thistechnology  into  key-consideration  and  already  the  Ministry  of  Power  Energy  and  Mineral  Resources  has  askedresearch proposals from individuals as well as academic institutes and other organizations for funding the researchgrant in smart vehicle charging, energy management, and power and renewable sector. Furthermore, The Ministryof  Power  Energy  and  Mineral  Resources  in  Bangladesh  formed  a  separate  council  namely  EPRC (BangladeshEnergy and Power  Research Council)  to  focus in  energy  and power  sector  research[37]-[40].  Proper  initiatives  fromcountries  like  Bangladesh  and  others,  hopefully  within  the  next  decade,  world  will  be  emerging  to  the  nextgeneration smart city where B2G and V2G based crowd energy will be implemented.

 

Legends

B2G

V2G

Fig. 6. World map scenario of B2G and V2G (Project places are indicated as per our findings, more projects may be

active currently).

336 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 13: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

AcknowledgmentThe  authors  would  like  to  acknowledge  the  Institute  of  Energy,  Environment,  Research  and  Development

(IEERD), Department of Electrical and Electronic Engineering, and overall University of Asia Pacific, Bangladesh tomake the platform for this research.

ReferencesH. Farhangi, “The path of the smart grid,” IEEE Power and Energy Magazine, vol. 8, no. 1, pp. 18-28, 2010.[1]

E. M. Stewart, V. Hendrix, M. Chertkov, and D. Deka. (April 2017). Integrated multi-scale data analytics and machine

learning  for  the  distribution  grid  and  building-to-grid  interface.  Lawrence Livermore National Laboratory.  [Online].

Available: https://www.researchgate.net/profile/Matthew_Reno/publication/316656627_Integrated_Multi-Scale_Data_

Analytics_and_Machine_Learning_for_the_Distribution_Grid_and_Building-to-Grid_Interface/links/590a05

d00f7e9b1d0823c01a/Integrated-Multi-Scale-Data-Analytics-and-Machine-Learning-for-the-Distribution-Grid-and-

Building-to-Grid-Interface.pdf

[2]

J.  Hagerman,  “Buildings-to-grid  technical  opportunities:  Introduction  and  vision,”  EERE Publication and Product

Library, Mar. 2014, DOI: 10.2172/1220813

[3]

G.  Ghatikar,  V.  Ganti,  and  C.  Basu.  (July  2013).  Expanding  buildings-to-grid  (B2G)  objectives  in  India.  [Online].

Available: https://www.osti.gov/servlets/purl/1165371

[4]

S. Teufel and B. Teufel, “The crowd energy concept,” Journal of Electronic Science and Technology, vol. 12, no. 3,

pp. 263-269, Sept. 2014.

[5]

M.  Noga,  A.  Ożadowicz,  J.  Grela,  and  G.  Hayduk,  “Active  consumers  in  smart  grid  systems-applications  of  the

building automation technologies,” Przegląd Elektrotechniczny, vol. 89, no. 6, pp. 227-233, 2013.

[6]

T. A. Nguyen and M. Aiello, “Energy intelligent buildings based on user activity: A survey,” Energy and Buildings, vol.

56, pp. 244-257, Jan. 2013, DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.09.005

[7]

N.  O’Connell,  P.  Pinson,  H.  Madsen,  and M. O’Malley,  “Benefits  and challenges of  electrical  demand response:  A

critical review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 39, pp. 686-699, Nov. 2014.

[8]

A. A. Hasib, N. Nikitin, and L. Natvig, “Load scheduling in smart buildings with bidirectional energy trading,” in Proc.

of the IEEE 33rd Intl. Performance Computing and Communications Conf., Austin, 2014, pp. 1-2.

[9]

M.  Razmara,  G.  R.  Bharati,  D.  Hanover,  M.  Shahbakhti,  S.  Paudyal,  and  R.  D.  Robinett  III,  “Building-to-grid

predictive power flow control for demand response and demand flexibility programs,” Applied Energy,  vol. 203, pp.

128-141, Oct. 2017.

[10]

K. Park, Y. Kim, S. Kim, K. Kim, W. Lee, and H. Park, “Building energy management system based on smart grid,” in

Proc. of the IEEE 33rd Intl. Telecommunications Energy Conf., Amsterdam, 2011, pp. 1-4.

[11]

T.  Gamauf,  T.  Leber,  K.  Pollhammer,  and  F.  Kupzog,  “A  generalized  load  management  gateway  coupling  smart

buildings to the grid,” in Proc. of IEEE AFRICON'11, Livingstone, 2011, pp. 1-5.

[12]

Y. Riffonneau, S. Bacha, F. Barruel, and S. Ploix, “Optimal power flow management for grid connected PV systems

with batteries,” IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 2, no. 3, pp. 309-320, Jul. 2011.

[13]

C. Clastres, T. T. H. Pham, F. Wurtz, and S. Bacha, “Ancillary services and optimal household energy management

with photovoltaic production,” Energy, vol. 35, no. 1, pp. 55-64, Jan. 2010, DOI: 10.1016/j.energy.2009.08.025

[14]

A. Ożadowicz and J. Grela, “Control application for internet of things energy meter—a key part of integrated building[15]

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 337

Page 14: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

energy  management  system,”  in Proc. of the IEEE 20th Conf. on Emerging Technologies & Factory Automation,

Luxembourg, 2015, DOI: 10.1109/ETFA.2015.7301607

M.  Maasoumy,  B.  M.  Sanandaji,  A.  Sangiovanni-Vincentelli,  and  K.  Poolla,  “Model  predictive  control  of  regulation

services from commercial buildings to the smart grid,” in Proc. of American Control Conf., Portland, 2014, pp. 2226-

2233.

[16]

M. Razmara, G. R. Bharati, M. Shahbakhti, S. Paudyal, and R. D. Robinett, “Bidirectional optimal operation of smart

building-to-grid systems,” in Proc. of American Control Conf., Chicago, 2015, pp. 288-293.

[17]

M.  Razmara,  G.  R.  Bharati,  M.  Shahbakhti,  S.  Paudyal,  and R.  D.  Robinett  III,  “Bilevel  optimization framework for

smart  building-to-grid  systems,”  IEEE Trans. on Smart Grid,  vol.  9,  no.  2,  pp.  582-593,  Mar.  2018,  DOI:

10.1109/TSG.2016.2557334

[18]

M.  B.  Anwar,  C.  A.  Cabrera,  O.  Neu,  M.  O'Malley,  and  D.  J.  Burke,  “An  integrated  building-to-grid  model  for

evaluation of energy arbitrage value of thermal storage,” in Proc. of Intl. Conf. for Students on Applied Engineering,

Newcastle upon Tyne, 2016, pp. 64-69.

[19]

M.  B.  Anwar,  M.  O'Malley,  and  D.  J.  Burke,  “Evaluation  of  flexibility  impacts  of  thermal  electric  storage  using  an

integrated building-to-grid model,” in Proc. of IEEE Intl. Conf. on Smart Energy Grid Engineering, Oshawa, 2017, pp.

242-247.

[20]

M.  Behl,  F.  Smarra,  and  R.  Mangharam,  “DR-advisor:  A  data-driven  demand  response  recommender  system,”

Applied Energy, vol. 170, pp. 30-46, May 2016, DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.02.090

[21]

G.  A.  Dávi,  E.  Caamaño-Martín,  R.  Rüther,  and  J.  Solano,  “Energy  performance  evaluation  of  a  net  plus-energy

residential  building  with  grid-connected  photovoltaic  system  in  Brazil,” Energy and Buildings,  vol.  120,  pp.  19-29,

May 2016, DOI: 10.1016/j.enbuild.2016.03.058

[22]

R. H. Xu, “The restriction research for urban area building integrated grid-connected PV power generation potential,”

Energy, vol. 113, pp. 124-143, Oct. 2016.

[23]

I.  Beil,  I.  A. Hiskens, and S. Backhaus, “Frequency regulation from commercial  building HVAC demand response,”

Proc. of the IEEE, vol. 104, no. 4, pp. 745-757, Apr. 2016, DOI: 10.1109/JPROC.2016.2520640

[24]

N.  Sommerfeldt  and  H.  Madani,  “Revisiting  the  techno-economic  analysis  process  for  building-mounted,  grid-

connected solar photovoltaic systems: Part one–review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 74, pp.

1379-1393, Jul. 2017.

[25]

K. M. Tan, V. K. Ramachandaramurthy, and J. Y. Yong, “Integration of electric vehicles in smart grid: A review on

vehicle to grid technologies and optimization techniques,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 53, pp.

720-732, Jan. 2016, DOI: 10.1016/j.rser.2015.09.012

[26]

M. Yilmaz and P. T.  Krein,  “Review of the impact of  vehicle-to-grid technologies on distribution systems and utility

interfaces,”  IEEE Trans. on Power Electronics,  vol.  28,  no.  12,  pp.  5673-5689,  Dec.  2013,  DOI:

10.1109/TPEL.2012.2227500

[27]

S.  Habib,  M.  Kamran,  and  U.  Rashid,  “Impact  analysis  of  vehicle-to-grid  technology  and  charging  strategies  of

electric  vehicles  on distribution networks:  A review,” Journal of Power Sources,  vol.  277,  pp.  205-214,  Mar.  2015,

DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.12.020

[28]

T. Wu, Q. Yang, Z. J. Bao, and W. J. Yan, “Coordinated energy dispatching in microgrid with wind power generation

and  plug-in  electric  vehicles,”  IEEE Trans. on Smart Grid,  vol.  4,  no.  3,  pp.  1453-1463,  Sept.  2013,  DOI:

10.1109/TSG.2013.2268870

[29]

Z. P. Wang and S. Wang, “Grid power peak shaving and valley filling using vehicle-to-grid systems,” IEEE Trans. on

Power Delivery, vol. 28, no. 3, pp. 1822-1829, Jul. 2013.

[30]

338 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018

Page 15: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

C.-H. Liu, K.-T. Chau, D.-Y. Wu, and S. Gao, “Opportunities and challenges of vehicle-to-home, vehicle-to-vehicle,

and vehicle-to-grid technologies,” Proc. of the IEEE, vol. 101, no. 11, pp. 2409-2427, Nov. 2013.

[31]

Y.  Ota,  H.  Taniguchi,  T.  Nakajima,  K.  M.  Liyanage,  J.  Baba,  and  A.  Yokoyama,  “Autonomous  distributed  V2G

(vehicle-to-grid)  satisfying scheduled charging,”  IEEE Trans. on Smart Grid,  vol.  3,  no.  1,  pp.  559-564, Mar.  2012,

DOI: 10.1109/TSG.2011.2167993

[32]

L.-N. Jian, H.-H. Xue, G.-Q. Xu, X.-Y. Zhu, D.-F. Zhao, and Z.-Y. Shao, “Regulated charging of plug-in hybrid electric

vehicles for minimizing load variance in household smart microgrid,”  IEEE Trans. on Industrial Electronics,  vol.  60,

no. 8, pp. 3218-3226, Aug. 2013, DOI: 10.1109/TIE.2012.2198037

[33]

H.  Liu,  Z.-C.  Hu,  Y.-H.  Song,  and  J.  Lin,  “Decentralized  vehicle-to-grid  control  for  primary  frequency  regulation

considering  charging  demands,”  IEEE Trans. on Power Systems,  vol.  28,  no.  3,  pp.  3480-3489,  Aug.  2013,  DOI:

10.1109/TPWRS.2013.2252029

[34]

C. Guenther, B. Schott, W. Hennings, P. Waldowski, and M. A. Danzer, “Model-based investigation of electric vehicle

battery  aging by  means of  vehicle-to-grid  scenario  simulations,” Journal of Power Sources,  vol.  239,  pp.  604-610,

Oct. 2013.

[35]

H. Liu, Z.-C. Hu, Y.-H. Song, J.-H. Wang, and X. Xie, “Vehicle-to-grid control for supplementary frequency regulation

considering charging demands,” IEEE Trans. on Power Systems, vol. 30, no. 6, pp. 3110-3119, Nov. 2015.

[36]

Bangladesh Energy and Power Research Council. (July 2018). Power division, ministry of power energy and mineral

resources  in  Bangladesh.  [Online].  Available: http://researchgrant.eprc.gov.bd/Dashboard/Dashboardhttps://mpemr.

gov.bd/

[37]

Ministry  of  Power,  Energy  and  Mineral  Resources.  (July  2018).  EPRC  research  funding.  [Online].  Available:

http://researchgrant.eprc.gov.bd/Dashboard/Dashboard

[38]

M. Guerra.  (June 2017).  Electronic design.  [Online].  Available: https://www.electronicdesign.com/analog/3-projects-

explore-v2g-s-real-world-potential

[39]

Amsterdam University of  Applied Sciences. (February 2018).  Cities and regions for sustainable transport.  [Online].

Available: http://www.northsearegion.eu/media/4308/v2g-projects-in-europe.pdf

[40]

MD Shahrukh Adnan Khan has an all  through first class academic career in his life. He obtainedhis  Ph.D.  degree  from University  of  Nottingham,  Semenyih,  Malaysia  in  2011  with  an  outstandingrecord-breaking  result.  He  achieved  the  Member  of  the  Institution  of  Engineering  and  Technology(MIET)  certificate  from  Institution  of  Engineering  and  Technology  (IET),  Stevenage,  UK  in  2018.Currently, he is an assistant professor at University of Asia Pacific, Dhaka, Bangladesh. His currentinterest lies in energy storage, renewable energy, electrical machines, smart living, real time controlsystem, optical  fiber,  advance modulation techniques,  and environmental  science.  He has over 50publications  in  high  quality  peer  reviewed  journals  and  conferences.  Furthermore,  He  is  an  IEEE

Young Professional and Life-Fellow in Notre Dame Alumni Association & Nottingham Alumni Association.

Kazi Mahtab Kadir received his B.S. degree (Honors) in electrical and electronic engineering fromIslamic  University  of  Technology,  Dhaka,  Bangladesh  in  2010.  He  obtained  his  M.S.  degree  inelectrical  engineering  (EE)  from  University  of  Houston  (UH),  Houston,  USA  in  2013.  Aftergraduation,  he  worked  in  the  US  oil  &  gas  industry  in  the  field  of  maintenance  and  projectengineering  for  approximately  2  years  and  currently  he  is  working  as  a  lecturer  with  University  ofAsia Pacific. His research interests include electronics, micro-controllers–—FPGAs, smart grid, andsignal processing.

KHAN et al.: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases 339

Page 16: Implementation of Efficient B2G and V2G in Practical Cases

Md. Ibrahim Ibne Alam was born in Dhaka, Bangladesh in 1991. He received both B.Sc. and M.Sc.degrees  in  electrical  engineering  from  Bangladesh  University  of  Engineering  and  Technology,Dhaka,  Bangladesh  in  2014  and  2017,  respectively.  He  is  currently  an  assistant  professor  withUniversity  of  Asia  Pacific.  His  areas  of  interest  are  underwater  MAC  protocol,  wireless,communications, smart grid, digital communications, and signal and image processing.

Md. Khairul Alam obtained his B.Eng. degree from University of Asia Pacific (First Class Honors) in2010. His undergraduate thesis title was “Microcontroller  Based Intelligent Traffic Control  System”.He is pursuing his M.Sc. degree with Islamic University of Technology. And he has joined as a full-time  faculty  in  the  Department  of  Electrical  and  Electronic  Engineering,  University  of  Asia  Pacificsince  October,  2010.  His  current  research  interests  are  embedded  systems,  wirelesscommunications, and computer programming.

Jianhui Wong  received her  B.Eng.  degree (Honors)  in  electrical  and electronic  engineering,  M.S.degree  in  engineering  science  (electrical),  and  Ph.D.  degree  in  engineering  (electrical)  fromUniversiti Tunku Abdul Rahman, Kampar, Perak in 2009, 2012, and 2015, respectively. She was anelectrical  consultant  in  M&E  Consulting  Firm  prior  joining  in  the  Department  of  Electrical  andElectronic  Engineering,  Universiti  Tunku  Abdul  Rahman,  as  an  assistant  professor.  Her  researchinterest includes power system fault analysis, energy management system, and smart grid.

Aseef Iqbal received his Ph.D. degree in mechatronics, robotics, and automation engineering fromUniversiti  Islam Antarabangsa Malaysia, Selangor, Malaysia in 2015. He is currently serving as anassistant  professor  at  Chittagong  Independent  University,  Chittagong,  Bangladesh  with  ademonstrated  history  of  working  in  the  higher  education  industry.  He  is  skilled  in  human-robotinteraction, mechatronics, computer vision, artificial intelligence, and mobile robotics.

340 JOURNAL OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 4, DECEMBER 2018