The government mandates gradually zero energy building and Photovoltaic power generation systems installed in buildings are emerging as the most realistic alternative to increase the independence rate of building energy. In this study, we propose a method to reduce the power consumption of households by increasing the PV capacity of balconies and applying the method used the charged electric power stored in batteries after sunset. In order to evaluate the electric power energy savings of the residential BESS, a balcony PV 1.2 kW and a battery pack 2 kWh were installed for 9 houses in 4 apartments in Seoul and Gyeonggi-do. The BESS is charged when the balcony PV is generated electric power, and when solar power generation is finished, it supplies power to the electric appliances connected to the load. As a result of installing the solar PV module 1.2 kW and 2 kWh class BESS for 3 households located in Seoul and Gyeonggi-do, the average electric power consumption saving rate was 40%. The reduction in electricity consumption in the case of zero generation surplus power by maximizing the utilization rate of BESS has been improved to about 53%. Therefore, in order to increase the self-sufficiency rate of electric energy in apartment houses, it is effective to increase the solar photovoltaic capacity of the balcony and apply the residential BESS. In the future, it is believed that the balcony PV and home BESS will play a key role in achieving mandatory zero-energy housing.
We analyzed the system efficiency of small solar power plants with 80% of total solar power plants. The data of the solar power plant with installed capacity of 100kW was collected and the correlation of the ESS efficiency according to the capacity of the PCS and the battery of each power plant was deduced. As a result, the higher the C-rate value affecting the discharge rate of the battery, The discharge efficiency of the plasma display panel is increased.
In this paper, the effect of AC ripple on the lifetime of lithium-ion batteries is experimentally analyzed. Bidirectional power conversion system(PCS) is used to increase the efficiency of energy storage systems (ESS). When connected to the grid, a current ripple with a frequency twice the grid frequency is applied to the battery due to its structure. Therefore, to analyze the effect of AC ripple on Li-ion battery aging, cycle life test are performed by applying charge/discharge profiles of DC current and DC+AC current ripple specifications. Based on the experimental results, direct current internal resistance (DCIR), incremental capacitance (IC), and surface temperature were analyzed. As a result, it is confirmed that AC ripple does not directly affect degradation and that battery degradation slows down after a certain cycle. These results can serve as a guideline for optimizing filters to reduce ripple on the battery side in applications where AC ripple occurs.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.6
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pp.587-593
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2011
A new high power density and low cost Photovoltaic Power Conditioning System (PV PCS) with energy storage system is proposed. Its high power density and cost effectiveness can be achieved through the unification of the maximum power point tracker and battery charger/discharger. Despite of the reduced power stage, the proposed system can achieve the same performances of maximum power point tracking and battery charging/discharging as the conventional system. Moreover, the high voltage stress across the link-capacitor can be relieved through the series-connected link-capacitor with the battery. Therefore, a large number of series/parallel-connected link-capacitors can be reduced by 4-times. Especially, when the utility power failure happens, both photovoltaic and battery energies can be supplied to the load with only one power stage. Therefore, it features a simpler structure, less mass, lower cost, and fewer devices. Finally, to confirm the operation, validity, and features of the proposed system, theoretical analysis and experimental results from a single phase AC 220Vrms/1.5kW prototype are presented.
Seo, Jung-Won;Moon, Sol;Jang, Jong-Ho;Kim, Seok-Hee;Park, Joung-Hu
Proceedings of the KIPE Conference
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2012.11a
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pp.133-134
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2012
태양광 발전 시스템은 계통 전원을 공급받지 못하는 도서 지역이나 산간 지역 등에서 배터리 등의 에너지 저장장치를 연계하여 독립적으로 부하에 전력을 공급할 수 있다. 둘 이상의 태양광 패널을 이용해 독립 운전시에 에너지 발전률을 높이기 위해서는 전력 조절기 출력단의 DC 링크의 전압을 일정하게 유지시켜줄 태양광 패널과 MPPT 동작을 수행하는 패널 간의 상호 간섭에 대해서 고려하여야 한다. 본 논문에서는 두 개 이상의 태양광 모듈을 이용한 독립운전 시스템에서 안정된 DC-링크 전압동작을 보장하는 태양광 패널 및 전력 조절기의 설계 및 해석을 위해 태양전지 제어를 위한 태양전지 특성과 전력조절기의 제어 특성에 대해 알아보고자 한다.
배터리 에너지 저장시스템(Battery Energy Storage System, BESS)용 Power Conditioning System(PCS)은 양방향 순시 정격 출력이 가능하여 계통연계 및 독립운전을 수행할 수 있으며, 신재생에너지 연계시 그 효용을 증대시킬 수 있다. 본 논문에서는 산업용 수용가를 위한 ESS용 PCS 제어기 개발 및 실증 내용을 소개한다. 독립적 운전이 가능한 4개의 250kW PCS로 이루어진 1MW PCS는 Battery Management System(BMS)의 상태를 수신하여 운전가능여부를 판단하며, Energy Management System(EMS)의 지령으로 전력차액거래, 피크전력저감, 수요반응, 무효전력제어 등의 기능을 수행할 수 있다. 또한 원격지의 계통전압, 출력전류 등을 실시간으로 수신할 수 있는 모듈을 사용하여 비상전원 기능 및 신재생에너지 출력 단기 보상 기능을 수행할 수 있다.
Lack of proper amount of sun lights and wind strength which are major factors of solar power and wind power system may cause poor electric power generation and decrease the lifetime of batteries that are major energy saving units. Because the PCS, which is essential in solar and wind power system, for small power generation system has been rarely developed an efficient and stable PCS for small power generation system is highly required. In this paper, we design a new constant current/constant voltage type hybrid PCS by which stand alone/grid connected operation with commercial power system is available and implement the designed PCS as a protype for performance verification.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.7
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pp.4692-4697
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2014
A micro-grid including photovoltaic source and Li battery has been installed and operated for several years at the campus of USF and been used as a test bed. Photovoltaic power source has been strongly influenced by the location, weather and climate of the installed area. To compensate for the uncertainty of photovoltaic source's power output, a Li battery is connected directly to the photovoltaic source and supplies electric power to the grid. The Li battery is operated to supply power output to the grid according to the charging or discharging mode of the battery based on the average power output of the photovoltaic source, which is calculated from the monitored data for several years. The grid of the photovoltaic and Li battery system is operated as a severe loading condition and the operating characteristics of PV source and Li battery cells are analyzed in detail.
본 논문에서는 고전력 밀도 및 저가형으로 구현이 가능한 새로운 구조의 계통 연계형 태양광 인버터 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 태양전지의 최대 전력점 추종기능과 배터리의 충 방전 기능을 통합하여 기존 3단 구성을 2단으로 줄임으로써 시스템 제작단가가 낮아지고 고전력 밀도 구성이 가능하다. 제안 시스템의 우수성과 신뢰성 검증을 위하여 1.5kW급 PV PCS 시작품을 제작하고 이를 이용한 실험결과를 바탕으로 제안 시스템의 타당성을 검증한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.7
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pp.635-641
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2016
In order to drive a hybrid propulsion device which combines an engine and an electric propulsion unit, battery packs that contain dozens of unit cells consisting of a lithium-based battery are used to maintain the power source. Therefore, it is necessary to more strictly manage a number of battery cells at any given time. In order to manage battery cells, generally voltage, current, and temperature data under load condition are monitored from a personal computer. Other important elements required to analyze the condition of the battery are the internal resistances that are used to judge its state-of-health (SOH) and the open-circuit voltage (OCV) that is used to check the battery charging state. However, in principle, the internal resistances cannot be measured during operation because the parallel equivalent circuit is composed of internal loss resistances and capacitance. In most energy storage systems, battery management system (BMS) operations are carried out by using data such as voltage, current, and temperature. However, during operation, in the case of unexpected battery cell failure, the output voltage of the power supply can be changed and propulsion of the hybrid vehicle and vessel can be difficult. This paper covers the implementation of a high safety battery management system (HSBMS) that can estimate the OCV while the device is being driven. If a battery cell fails unexpectedly, a DC power supply with lithium iron phosphate can keep providing the load with a constant output voltage using the remainder of the batteries, and it is also possible to estimate the internal resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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