The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.67
no.1
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pp.15-20
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2018
This paper presents the method of ESS energy capacity calculation for stand-alone renewable energy generation system consisting of photovoltaic energy. There is almost no power from photovoltaic system during sunless days. So this source is very weak in terms of the power supply reliability. To improve problem of power supply, battery is mainly used Energy Storage System(ESS). The number of sunless days and Depth of Discharge(DOD) is important factor to determine energy capacity of battery. However, a many study for economical design is required due to the high cost of ESS. In this paper, we propose the new method of ESS energy capacity calculation by applying different DOD for operation with and without sun. We determine the Battery capacity using higher DOD of operation during sunless day than the DOD of the normal operation. And we carried out an economic analysis of the calculation results.
The Jeju-Korea power system is a small-sized network with a system demand ranging from a autumn minimum of 350MW to a summer peak of 716MW. Because Jeju island is well exposed to north-east winds with high speed, applications to connect to Jeju power system are flooded. Considering physical/environmental constraints, Jeju Self-governing Province has also target for the wind power capacity of 1,350MW by 2020. It amounts to two or three times of Jeju average-demand power and wind power limit capacity announced by Korea Power Exchange (KPX) company. Wind farm connection agreements will be signed to maximize utilization of wind resource. In spite of submarine cable HVDC connected to Korea mainland, Jeju power system is independently operated by frequency and reserve control. This study reevaluates wind power limit based on the KPX criteria from 2016 to 2020. First of all wind power generation limit are affected by off-peak demand in Jeju power system. Also the possibility capacity rate of charging wind power output is evaluated by using energy storage system (ESS). As a result, in case of using 110MWh ESS, wind power limit increases 33~55MW(30~50% of ESS), wind power constraint energy decreases from 68,539MWh to 50,301MWh and wind farm capacity factor increases from 25.9 to 26.1% in 2020.
Kim, Wook-Won;Lee, Nam-Hyung;Lee, Yun-Sung;Shin, Je-Seok;Kim, Jin-O
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2012.03a
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pp.529-533
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2012
By introducing RPS(Renewable Portfolio Standard) for reduction of greenhouse gas, Renewable energy sources have becoming widespread gradually. However, Renewable energy sources, such as wind power and PV are difficult to control the output and they have intermittent characteristics of the output. These characteristics would cause some problems when it is connected in the power system. In order to solve these problems, Energy Storage Systems(ESS) are considered to use. Although there are many different storage devices, the utilization of Secondary Battery is the one of the best ways to stabilize an output fluctuation of RES because of its fast responsibility. For that reason, it would better fit a large-capacity of Secondary battery for stabilization. However, batteries cannot be installed with a large capacity blindly because of its expensive cost. So to select proper capacity of the battery is an important consideration. This paper presented a methodology for the optimal capacity and operation of ESS in microgrids.
In modern power systems, distributed generators (DGs) result in high stress on system frequency stability. Apart from the intermittent nature of DGs, most DGs do not contribute inertia or damping to systems. As a result, a new control method referred to as a virtual synchronous machine (VSM) has been proposed, which brought new characteristics to inverters such as synchronous machines (SM). DGs employing an energy storage system (ESS) provide inertia and damping through VSM control. Meanwhile, energy storage presents some physical constraints in the VSM implementation level. In this paper, a VSM mathematical model is built and analyzed. The dynamic responses of the output active power are presented when a step change in the frequency occurs. The influences of the inertia constant, damping factor and operating point on the ESS volume margins are investigated. In addition, physical constraints are proposed based on these analyses. The proposed physical constraints are simulated using PSCAD/EMTDC software and tested through RTDS experiment. Both simulation and RTDS test results verify the analysis.
Lee, Si Young;Jin, Young Gyu;Kim, Sun Kyo;Yoon, Yong Tae
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.9
no.3
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pp.1089-1095
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2014
Innumerable microgrids would be operated independently by individual operators in a future smart grid. This kind of decentralized power system requires entirely different operation scheme in the actual power system and electricity market operation. Especially, frequency regulation is very important for successive energy trade in this multi-microgrid circumstance. This paper presents an optimal energy and reserve market participation strategy and operation strategy of energy storage system (ESS) by a microgrid operator (MGO). For definite evaluation of the proposed strategy, we postulate that the MGO should participate in the Power Exchange for Frequency Control (PXFC) market, which was devised by Maria Ilic and her coworkers and is suitable to the decentralized operation circumstances. In particular, optimal reserve capacity of the frequency control market and optimal market participation ratio of ESS between frequency control market and energy market are derived theoretically and evaluated by simulations utilizing Nordic Pool Elspot price data.
Ahn, Bong Man;Han, Byoung Sung;Han, Un Ki;Lee, Young Kwan;An, Hyun Jin
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.35
no.6
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pp.568-575
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2022
This paper is a study on frequency analysis and electronic noise reduction of energy storage system (ESS). We acquired 4 necessary data for about 2 minutes and 4 seconds using a sampling frequency of 10,000 Hz in ESS. Fast Fourier transform (FFT) was used for electronic noise analysis from the acquired data. As a result, it was confirmed that DC component, fundamental wave, second and higher harmonic component exist. For the attenuation of harmonics, low-pass filter (LPF) was applied. We confirmed that an attenuation of approximately 59.3% appears from the second harmonic. The presence of many harmonic components in the data of the ESS was expected to occur due to the insufficiency of optimization among the modules inside the ESS. Therefore, we propose that a national certification system for ESS should be introduced to settle down the issue properly.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.7
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pp.833-839
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2018
This paper presents an analysis and the methodology of optimal operation strategy of the ESS(Energy Storage System) for reduce electricity charges. Electricity charges consist of a basic charge based on the contract capacity and energy charge according to the power usage. In order to use electrical energy at minimal charge, these two factors are required to be reduced at the same time. QP(Quadratic Programming) is appropriate for minimization of the basic charge and LP(Linear Programmin) is adequate to minimize the energy charge. However, the integer variable have to be introduced for modelling of different charge and discharge efficiency of ESS PCS(Power Conversion System), where MILP(Mixed Integer Linear Programming) can be used. In this case, the extent to which the peak load savings is accomplished should be assumed before the energy charge is minimized. So, to minimize the electricity charge exactly, optimization is sequentially performed in this paper, so-called the Two Stage Hybird optimization, where the extent to which the peak load savings is firstly accomplished through optimization of basic charge and then the optimization of energy charge is performed with different charge and discharge efficiency of ESS PCS. Finally, the proposed method is analyzed quantitatively with other optimization methods.
Song, Seung-Heon;Choi, Woo-Yeong;Gwon, Han-Na;Kook, Kyung Soo
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.68
no.1
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pp.1-7
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2019
Due to the highly concentrated power plants integrated through the limited transmission lines in Korea, a Special Protection System(SPS) has been applied to stabilize the power systems by instantly tripping the pre-determined generators in a large-scaled power plant when a fault occurs on the drawing transmission lines. Moreover, power outputs of those generators are constrained to avoid any activation of Under Frequency Load Shedding(UFLS) even after those generators are tripped by SPS action. For this, this paper proposes a method for calculating the required capacity of Energy Storage System(ESS) expected to relieve the operating constraints to generators using its fast response for controlling power system frequency. The proposed method uses the generator acceleration energy to derive the stable condition during the SPS action. In addition, its effectiveness is verified by the case studies adopting actual SPS operations in Korean power systems.
본 논문에서는 DC 48V 전원 공급이 가능한 600W급 PV ESS( Energy Storage system)시스템에 대하여 제안한다. PV 입력부는 100V이하의 전압 입력에서 사용할 수 있도록 3레벨 부스트(Three level boost)컨버터로 구성하였다. 배터리는 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하였고 DC48V부는 벅 컨버터로 구성하였다. 제안한 시스템의 검증하기 위하여 시뮬레이션과 600W PV ESS 시스템을 구성 실험을 진행하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.5
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pp.738-744
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2017
Recently, the installation of energy storage systems (ESSs) has increased in parallel with the extension of renewable energy resources. However, there has been no concrete analysis ofthe performance verification and economic evaluation of ESSs,which makes it difficult to perform aneffective installation and operation of an ESS. In particular, there are no international technical standards and guidelines on electric ESS for frequency regulation applications. Therefore, acomprehensive study on the power quality, impact on grid, extent of contribution, and cost benefit study of ESS are strongly being required. Under these backgrounds, this paper proposes a performance verification algorithm on ESS for frequency regulation application based on ananalysis of the AGC(Automatic Generation Control) performance verification method of PJM in USA. In addition,this paper proposes an economic evaluation algorithm on a 500 MW installation of ESS for frequency regulation applications using the account settlement of an expensive gas-fired generation plant and coal-fired power generation plant. From the simulation with real ESS operation data and 500 MW installation case, it wasconfirmed that the ESS showssuperior performance toany other conventional generators and provides anannual benefit of 500 MW ESS are between 345~429 billon won.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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