Koncepcję i budowę mikrosieci PV-RHFC przedstawiono w pierwszej części artykułu.
Aby zoptymalizować działanie i umożliwić sterowanie hybrydowymi systemami mikrosieci PV-RHFC należy użyć metod opartych na modelowaniu. Typowe modelowanie systemu mikrosieci rozpoczyna się od modelowania każdego pojedynczego elementu. Wszystkie modele komponentów/podsystemów są następnie integrowane w całościowy model systemu mikrosieci. Typowym oprogramowaniem do modelowania hybrydowych systemów mikrosieci PV-RHFC jest MATLAB-Simulink, w którym rozważa się stały krok czasowy dla działania przejściowego podczas różnych awarii. Taka strategia została sformułowana w celu określenia profilu obciążenia w normalnych warunkach poprzez podział zapotrzebowania między różne generatory mocy i jednostki magazynowania energii [S. Abulanwar, et al., Appl. Energy, 2021, 304, 117756].
Nowatorskim podejściem jest opracowanie modelu mikrosieci typu „samochód jako elektrownia”, w którym celem systemu sterowania było zminimalizowanie kosztów operacyjnych poprzez modelowanie charakterystyk pojazdów elektrycznych napędzanych ogniwami paliwowymi (FCEV) wraz z harmonogramami ich podróży poprzez wdrożenie schematu kontroli predykcyjnej. Naukowcy opracowali również model systemu mikrosieci do zastosowania w obszarze niskich zabudowań z fotowoltaiką umieszczoną na dachu, pojazdami FCEV i stacją wodorową, gdzie zaproponowano różne strategie zarządzania energią, a także przeprowadzono optymalizację parametryczną w celu inteligentnego sterowania ładowaniem/rozładowaniem oraz zrównoważenia stabilności sieci i kosztów energii [Y. He, et al., Energy Convers. Manag., 2021, 249, 114834].
Sterowanie hybrydowym systemem mikrosieci PV-RHFC wymaga zastosowania zaawansowanych metodologii, ze względu na dużą liczbę komponentów i wiele trybów pracy, co zwykle skutkuje układami nieliniowymi. Co więcej, zmiany obciążenia mogą powodować wahania impedancji sieci, które należy niwelować za pomocą skutecznych strategii kontroli. Tak zaawansowane strategie mają na celu optymalne zarządzanie mikrosiecią, ułatwiając maksymalizację udziału OZE w systemie elektroenergetycznego. W szczególności strategia zarządzania energią zapewnia skuteczną kontrolę i płynne działanie stosów ogniw paliwowych i elektrolizerów, a dodatkowo zapewnia równoważenie podaży z popytem, wydajną pracę i niezawodność [Y. Xie, et al., J. Energy Storage, 2021, 44, 103406].
Hybrydowy system mikrosieci PV-RHFC może być zaprojektowany do obsługi wielu typów budynków np. mieszkaniowych, publicznych, handlowych czy też przemysłowych. Całkowity profil obciążeń będzie wtedy sumą poszczególnych profili obciążeń, które różnią się w zależności od ich wielkości, liczby użytkowników oraz harmonogramu użytkowania. System PV-RHFC może również służyć wielu celom, np. ładowaniu pojazdów BEV i FCEV lub być zintegrowany z innymi technologiami wytwarzania i magazynowania energii. Naukowcy z Holandii zaproponowali zastosowanie mikrosieci w tzw. „Zielonej wiosce”, składającej się z paneli fotowoltaicznych zintegrowanych z budynkiem (BIPV), a także systemu zasilania pojazdów FCEV, w celu połączonej mobilności i wytwarzania energii, ukierunkowanej na działanie o zerowym zużyciu energii. Symulacje z dziesięcioma gospodarstwami domowymi i pięcioma samochodami wykazały, że proponowany system może ograniczyć import energii elektrycznej z centralnej sieci o 71% [C.B. Robledo, et al., Appl. Energy, 2018, 215, 615–629].
Zalety i wady hybrydowych systemów mikrosieci PV-RHFC można zidentyfikować w odniesieniu do kluczowych czynników i cech, które wpływają na ich działanie i wydajność. W tych systemach planowanie operacyjne komponentów ma kluczowe znaczenie, ponieważ pozwala na minimalizację kosztów eksploatacji i optymalizację całkowitej wydajności. Na przykład, jeśli 100 kW jest wytwarzane z fotowoltaiki, a sprawność elektrolizera i ogniwa paliwowego wynosi odpowiednio około 60% i 40% (przy znikomych stratach magazynowania wodoru i przetwornicy prądu stałego na prąd zmienny), około 24 kW prądu zmiennego byłoby dostępne na wyjściu ogniwa paliwowego. Poza typowym trybem pracy grid-to-vehicle, pożądana jest również praca w odwrotnym kierunku, tj. pojazd-sieć, w celu maksymalizacji zużycia własnego. Wodór zmagazynowany w HSU pojazdów FCEV może być wykorzystany do zasilania lokalnych mikrosieci podczas postoju samochodów (w tym przypadku FCEV pełni rolę generatora prądu). Ponadto wodór wytworzony z OZE może być magazynowany na stacjach uzupełniania wodoru (w dużych ilościach do długoterminowego magazynowania). Długotrwałe magazynowanie pozwala na zwiększenie mocy wytwarzanej z OZE, a magazynowanie wodoru oferuje znikome współczynniki samorozładowania. Niestety złożoność elementów podsystemu RHFC oraz nieliniowe działanie wielu typów technologii magazynowania energii, wymagają efektywnego wymiarowania pojemności jednostek z zastosowaniem zaawansowanych metod optymalizacji. Dlatego konieczne jest zastosowanie technik integracji procesów, aby optymalnie połączyć wszystkie komponenty i zminimalizować koszt całego systemu. Obecnie koszt stosów ogniw paliwowych i elektrolizerów jest bardzo wysoki, co zmniejsza potencjał komercjalizacji hybrydowych systemów mikrosieci PV-RHFC [A. Arsalis, et al., Energies, 2022, 15, 3512].