• 제목/요약/키워드: 풍력 에너지

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풍력단지의 최대 운동에너지 보유를 위한 예비력 분배 (Reserve distribution to maximize the kinetic energy of a wind power plant)

  • 윤기환;이진식;이혜원;강용철
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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    • pp.179-180
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    • 2015
  • High wind penetration might cause the frequency stability problem because a wind power plant (WPP) is operating in a maximum power tracking mode to extract the maximal energy from wind and thus does not react to the system frequency variation. Therefore, the system operators encourage a WPP to participate in frequency control, which includes inertia/orl and primary control. The frequency support capability of a WPP depends on the amount of kinetic energy (KE) and reserve. This paper formulates an optimization problem to maximize KE while retaining the required reserve. The proposed optimization problem would allow wind generators (WGs) with a smaller wind speed to retaine more KE. The performance of the proposed optimization problem was investigated in a 100-MW WPP consisting of 20 units of 5-MW permanent magnet synchronous generators using an EMTP-RV simulator. The results show that the proposed optimization problem successfully improves the frequency nadir more than a conventional reserve allocation that distributes WGs proportional to the current output.

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국지규모 풍력에너지 평가를 위한 기상 관측 자료의 영향 반경 특성 (Characteristics of Efficient Radius of Meteorological Observation Data to Estimate Regional Wind Energy)

  • 이순환;김민정;이화운
    • 한국대기환경학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.585-595
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    • 2007
  • Representative impacts and effectiveness of surface meteorological observation data assimilation were examined in order to use wind resources estimation around southern coastal area of the Korean Peninsula. The data used in study are observational wind and temperature data at 5 and 41 sites of Regional Meteorological Offices and Automatical Weather Systems, respectively. Observation wind speed data tends to show small effective radius with limited area. Especially assimilation impacts of data observed at peninsula type sites like Yeosu play only around the inside of the peninsula. This limited effective radius for wind speed is caused by the strong correlation between topography and wind speed. And the efficient radius for surface air temperature is larger than that of wind. Data assimilation for observational air temperature is useful to increase the accuracy of wind energy estimation. However assimilation of wind data requires special care in its application due to high sensitivity of topographical complexity.

다수의 가동물체형 파력발전기에 있어서의 2차측 제어 정유압변속기 응용 (Application of Secondary Control Hydrostatic Transmission in A Multi-Point Absorbing Wave Energy Converter)

  • 도황팅;안경관
    • 드라이브 ㆍ 컨트롤
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    • 제11권1호
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    • pp.1-7
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    • 2014
  • This paper presents a novel concept of wave energy converter for electric generation from the ocean wave energy. In this paper, a Multi-Point Absorbing Wave Energy Converter, shortened as MPAWEC by using Secondary Control Hydrostatic Transmission (SCHST) was proposed. The power take-off (PTO) system in the proposed MPAWEC includes multi heaving buoys to drive hydraulic pumps placed at different points. The application of SCHST in MPAWEC gives some advantages, such as longevity of hydraulic components; more energy is harvested; the variation of the pressure in the accumulator limited; therefore the accumulator volume is reduced and the output speed is more stable, etc. A PID controller was designed for speed control of the hydraulic motor. The simulation results indicated that the speed of the generator was ensured with the relative error as 0.67%; the efficiency of the proposed system was 71.4%.

풍력발전의 전력저장을 위한 충전회로 (A Charging Circuit for the Power Stotage of Wind Power Generation)

  • 고석철;강형곤;임성훈;한병성;송승호
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제51권11호
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    • pp.635-644
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    • 2002
  • Many generating units can be in parallel connection to one battery and inverter. However, one of the biggest problems we encountered is that wind speed is fluctuated sharply in accordance with the unstable weather conditions. To solve this problem, we need energy storage equipment such as storage lead-acid battery. We design a system and analyze its modeling so that it supplies a stable power to the load through DC-AC inverter part. In this paper, we applied dual step-up/down buck-boost converter and dual high-frequency half-bridge converter to the proposed system. These converters are used to store energy in the battery regardless of the change of the wind speed. The operation process of two proposed types of converters for high-power battery charging is discussed along with simulation and experimental result. We design a charging circuit which is applicable in the actual wind power generation system for 30kw and confirm the circuit's validity.

동기기를 사용한 계통연계형 가변속 풍력발전 시스템의 AC-DC-AC 컨버터 구현 및 제어 (Implementation and Control of AC-DC-AC Power Converter in a Grid-Connected Variable Speed Wind Turbine System with Synchronous Generator)

  • 송승호;김성주;함년근
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제54권12호
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    • pp.609-615
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    • 2005
  • A 30kW electrical power conversion system is developed for a variable speed wind turbine. In the wind energy conversion system(WECS) a synchronous generator with field current excitation converts the mechanical energy into electrical energy. As the voltage and the frequency of the generator output vary according to the wind speed, a 6-bridge diode rectifier and a PWM boost chopper is utilized as an ac-dc converter maintaining the constant dc-link voltage with only single switch control. An input current control algorithm for maximum power generation during the variable speed operation is proposed without any usage of speed sensor. Grid connection type PWM inverter converts dc input power to ac output currents into the grid. The active power to the grid is controlled by q-axis current and the reactive power is controlled by d-axis current with appropriate decoupling. The phase angle of utility voltage is detected using software PLL(Phased Locked Loop) in d-q synchronous reference frame. Experimental results from the test of 30kW prototype wind turbine system show that the generator power can be controlled effectively during the variable speed operation without any speed sensor.

Droop 제어를 기반으로 한 직류 마이크로그리드의 자율 동작 분석 (Autonomous Operation Analysis of DC Microgrid based on Droop Control)

  • 이지헌;김현준;한병문
    • 전력전자학회논문지
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    • 제16권4호
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    • pp.342-350
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    • 2011
  • 본 논문에서는 분산전원으로 풍력과 태양광, 에너지저장으로 배터리, 직류부하, 그리고 교류연계전력망으로 구성된 직류 마이크로그리드에서 Droop 제어를 기반으로 한 시스템의 자율동작을 분석한 내용에 대해 기술하고 있다. 자율동작의 분석을 위해 먼저 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용해 각 분산전원과 배터리의 시뮬레이션 모델을 개발하고 이를 바탕으로 Droop 제어를 검증하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 3kW급 DC마이크로그리드의 하드웨어를 제작하여 실제적인 자율동작의 타당성을 분석하였다.

가파도 마이크로그리드에서의 풍력발전 연계를 위한 2MVA급 배터리 에너지 저장시스템(BESS) 적용 및 실증 (The Application and Verification of the 2MVA Battery Energy Storage System(BESS) with Wind-turbine in Micro-grid of Gapado, Jeju)

  • 김승모;오승진;이종학;김태형;권병기;안재민;진경민;최창호
    • 전력전자학회논문지
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    • 제19권4호
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    • pp.303-311
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    • 2014
  • This paper shows the test result of 2MVA BESS(Battery Energy Storage System) with wind-turbine in micro-grid of the Gapado. To implement of micro-grid with BESS, characteristics of generator and customer load in grid are considered. Also, to operate of 2-parallel PCU(Power Conversion Unit) in BESS, the droop control is adopted with operating mode of grid independent. Performances of BESS with wind-turbine were verified by analysis of power quality such as voltage harmonics, ratio of voltage and frequency regulation, and by measurement of waveform such as output voltage and current.

PZT계 압전 세라믹 파이버 복합체의 기계적 물성과 압전 풍력 에너지 하베스팅 특성 (Mechanical Properties and Wind Energy Harvesting Characteristics of PZT-Based Piezoelectric Ceramic Fiber Composites)

  • 이민선;박진우;정영훈
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제34권2호
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    • pp.90-98
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    • 2021
  • Piezoelectric ceramic fiber composite (PCFC) was fabricated using a planar electrode printed piezoelectric ceramic fiber driven in transverse mode for small-scale wind energy harvester applications. The PCFC consisted of an epoxy matrix material and piezoelectric ceramic fibers sandwiched by interdigitated electrode (IDE) patterned polyimide films. The PCFC showed an excellent mechanical performance under a continuous stress. For the fabrication of PCB cantilever harvester, five -PCFCs were vertically attached onto a flexible printed circuit board (PCB) substrate, and then PCFCs were serially connected through a printed Cu circuit. The energy harvesting performance was evaluated applying an inverted structure, which imples its free leading edge located at an open end but the trailing edge at a clamped end, to enhance strain energy in a wind tunnel. The output voltage of the PCB cantilever harvester was increased as the wind speed increased. The maximum output power was 17.2 ㎼ at a resistance load of 200 ㏀ and wind speed of 9 m/s. It is considered that the PCB cantilever energy harvester reveals a potential use for wind energy harvester applications.

30kW급 CVCF 인버터 기반의 Micro-grid의 정상상태 운용특성에 관한 연구 (Normal Operation Characteristics of 30kW Scale CVCF Inverter-Based Micro-grid System)

  • 페레이라 마리토;이후동;태동현;노대석
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권6호
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    • pp.662-671
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    • 2020
  • 최근, 국·내외적으로 CO2배출의 저감을 위한 기술적인 방안 중 하나로 도서지역의 마이크로그리드에 기 설치된 디젤발전기의 가동률을 줄이고 신재생에너지전원의 비중을 높여 운용하고 있는 실정이다. 특히, 국내에서는 가파도, 가사도, 울릉도 등의 도서지역에 디젤발전기와 신재생에너지, 전기저장장치로 구성된 독립형 마이크로그리드의 실증 및 보급 사업이 활발하게 진행되고 있으며, 기존의 디젤발전기 대신 정전압, 정주파수(constant voltage constant frequency, CVCF) 기능을 가진 CVCF 인버터 및 CVCF 인버터용 배터리를 도입하여 마이크로그리드를 안정적으로 운용하는 연구들이 진행되고 있다. 그러나, CVCF 인버터 기반 마이크로그리드의 정상상태 운용특성에 있어서, 출력이 불안정한 태양광전원과 풍력발전과 같은 신재생에너지전원이 계통에 연계되면서 전력품질에 많은 문제가 발생하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 신재생에너지전원과 전기저장장치 연계에 따른 마이크로그리드의 운용특성을 분석하기 위하여, PSCAD/EMTDC를 이용하여 30kW급 마이크로그리드 시스템을 모델링하고, 이를 바탕으로 마이크로그리드 시험장치를 구현한다. 30kW급 마이크로그리드 시스템을 바탕으로 시뮬레이션 및 시험을 수행한 결과, 제안한 방법이 CVCF 인버터 기반의 마이크로그리드 시스템에서 저전압, 과전압 및 불평형 문제를 개선하는 데 유용함을 확인하였다.

ESS 최적화 및 안정적인 운영을 위한 배터리 잔량 산출 및 고장 예측 알고리즘 (Battery Level Calculation and Failure Prediction Algorithm for ESS Optimization and Stable Operation)

  • 주종율;이영재;박경욱;오재철
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제15권1호
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    • pp.71-78
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    • 2020
  • 신재생에너지를 활용한 발전원의 경우, 날씨 등의 영향을 많이 받아 전력 생산량이 원활하지 않을 수 있다. 태양광 및 풍력 발전의 효율성을 높이기 위해 에너지 저장 장치(ESS·Energy Storage System)를 활용한다. ESS는 배터리 보호 시스템과 운영관리, 제어체제가 미흡하거나, 설치상의 부주의 등의 원인으로 인해 화재가 속출하고 있으며, 매우 큰 인명 피해와 경제적 손실로 이어지고 있어 ESS의 안정성 및 배터리 보호 시스템 운영관리 기술이 필수적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 ESS 최적화 및 안정적인 운영을 위한 배터리 잔량 산출 알고리즘과 고장 예측 알고리즘을 제시한다. 제시한 알고리즘은 배터리의 충전 및 방전 수행 시 실시간으로 전류량을 누적하여 정확한 배터리 잔량을 산출하며, 배터리 셀 간의 전압불균형 현상을 이용하여 배터리의 고장 유무를 산출한다. 제시된 알고리즘들은 ESS를 최적의 상태로 운영하는데 필요한 정확한 배터리 잔량과 고장 예측이 가능하다. 따라서 ESS의 배터리의 정확한 상태 정보를 측정하고 신뢰성 있게 모니터링 하여 대형 사고를 미연에 방지할 수 있다.