A Reinforcement Learning Approach to Dairy Farm Battery Management using Q Learning

要約

酪農は大量のエネルギーを消費するため、農業の中でもエネルギー集約型の部門となっています。
再生可能エネルギーの発電を酪農に統合することは、この課題の解決に役立つ可能性があります。
再生可能エネルギー発電を統合するには、効果的なバッテリー管理が重要です。
電力消費量の変動、再生可能エネルギー発電の断続的な性質、エネルギー価格の変動により、バッテリーの充電と放電の管理には大きな課題が生じます。
人工知能 (AI) は酪農における再生可能エネルギーの利用を大幅に改善する可能性を秘めていますが、この特定の分野で実施されている研究は限られています。
この研究では、再生可能資源の利用を中心とした 2030 年のエネルギー戦略の達成に向けて取り組んでいるアイルランドをケーススタディとして検討しています。
この研究では、酪農場でバッテリーの充電と放電をスケジュールするための Q 学習ベースのアルゴリズムを提案します。
この研究では、風力発電データを追加し、追加のケーススタディを検討することにより、提案されたアルゴリズムの効果も調査します。
提案されたアルゴリズムは、送電網からの輸入電力コストを 13.41 \% 削減し、ピーク需要を 2 \% 削減し、風力発電を利用する場合は 24.49 \% 削減します。
これらの結果は、強化学習が酪農部門の蓄電池管理においていかに非常に効果的であるかを強調しています。

要約(オリジナル)

Dairy farming consumes a significant amount of energy, making it an energy-intensive sector within agriculture. Integrating renewable energy generation into dairy farming could help address this challenge. Effective battery management is important for integrating renewable energy generation. Managing battery charging and discharging poses significant challenges because of fluctuations in electrical consumption, the intermittent nature of renewable energy generation, and fluctuations in energy prices. Artificial Intelligence (AI) has the potential to significantly improve the use of renewable energy in dairy farming, however, there is limited research conducted in this particular domain. This research considers Ireland as a case study as it works towards attaining its 2030 energy strategy centered on the utilization of renewable sources. This study proposes a Q-learning-based algorithm for scheduling battery charging and discharging in a dairy farm setting. This research also explores the effect of the proposed algorithm by adding wind generation data and considering additional case studies. The proposed algorithm reduces the cost of imported electricity from the grid by 13.41\%, peak demand by 2\%, and 24.49\% when utilizing wind generation. These results underline how reinforcement learning is highly effective in managing batteries in the dairy farming sector.

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