This paper describes the characteristics of a hybrid supercapacitor module for power quality stabilization. Hybrid supercapacitor is an promising energy storage device that positioned between conventional EDLC and Li-ion battery. A cylindrical 7500F hybrid supercapacitor ($60{\times}138mm$) was assembled by using the $Li_4Ti_5O_{12}$ electrode as an anode and activated carbon as a cathode. Considering the ESR and efficiency has been designed to module with 41.6F 480V design results in 180 series combination. In order to determine the characteristics of the hybrid supercapacitor module for power system, hybrid supercapacitor cells were connected in series with active balancing circuit. As a result of measuring the 50kw UPS, it was discharged at the current of 104A~143A during the discharge in the voltage range of 350V~480V, and the compensation time at discharge was measured to be about 30s. These results can be used to stabilization of power quality by applying hybrid supercapacitor module.
Heat transfer phenomena in a high-temperature heat storage unit were investigated using molten salts. Carbonate salt, an equimolar mixture of $Li_2CO_3$ and $K_2CO_3$, which melts at $505^{\circ}C$ with a latent heat of 82 cal/g, was selected as the most promising latent heat storage material based on its low cost and excellent thermophysical properties at moderately high temperatures. It was also found that nitrate salts were good candidates of sensible heat storage materials. For the carbonate salt to be utilized commercially, however, several means of enhancing thermal recovery must be explored by promoting heat conduction through the solid salt formed during the heat discharge period. These would be achieved by the additions of aluminum screens and wool, and stainless fins. Finally, experimental results of moving boundary of phase change were well compared with predictied values obtained from the approximate solution.
Application of demand-side resources to automatic generation control (AGC) has a great significance for improving the dynamic control performance of power system frequency regulation. This paper investigates the possibility of providing regulation services by demand-side energy storage in electric vehicle battery swapping stations (BSS). An interaction framework, namely station-to-grid (S2G), is presented to integrate BSS energy storage into power grid for giving benefits to frequency regulation. The BSS can be regarded as a lumped battery energy storage station through S2G framework. A supplementary AGC method using demand-side BSS energy storage is developed considering the vehicle user demand of battery swapping. The effects to the AGC performance are evaluated through simulations by using a two-area interconnected power grid model with step and random load disturbance. The results show that the demand-side BSS can significantly suppress the frequency deviation and tie-line power fluctuations.
This paper presents an economic assessment of large-scale Li-ion battery energy storage systems applied to Korean power system. There are many applications of the battery energy storage systems (BESSs) and they can provide various benefits to power systems. We consider BESSs to the energy time-shift application to Korean power system and evaluate the benefits from the application of BESS in the social perspective. The mixed integer programming (MIP) algorithm is used to resolve the optimal operation schedule of the BESS. The social benefits can include the savings of the fuel cost from generating units, deferral effects of the generation capacity, delay of transmission and distribution infra construction, and incremental CO2 emission cost impacts, etc. The economic evaluation of the BESS is separately applied into Korean power systems of the Main-land and Jeju island to reflect the differences of the load and generation patterns.
This paper presents the development of 800kW energy storage system. This system consist of lithium-ion batteries (LiB), power conditioning system (PCS), energy management system (EMS), and shows specification of the 800kW PCS. Furthermore, this paper presents a control methodology for controlling the combined output and the energy storage.
본 논문에서는 10kW급 리튬계열 에너지 저장장치 (ESS;Energy storage system)의 전기화학적 온도특성을 분석하였다. 70개 $LiFePO_4$ 단위 셀의 직렬결합(70S1P)으로 이루어진 ESS의 온도특성 분석을 위해 여름(7월)과 겨울(1월)일때의 ESS Tray/Rack/Cell 전압(표준편차) 및 온도데이터(최대값/최소값)의 통계처리를 실시하였다. 실험결과를 통해, 주변 외기온도에 영향을 최소화한 안정적인 ESS의 최적구축을 위한 가이드 라인을 제시할 수 있다.
Lithium titanium oxide as anode material for energy storage prepared by novel synthesis method. $Li_4Ti_5O_{12}$ based spinel-framework structures are of great interest material for lithium-ion batteries. We describe here $Li_4Ti_5O_{12}$ a zero-strain insertion material was prepared by novel sol-gel method and by high energy ball milling (HEBM) of precursor to from nanocrystalline phases. According to the X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis, uniformly distributed $Li_4Ti_5O_{12}$ particles with grain sizes of 100nm were synthesized. Lithium cells, consisting of $Li_4Ti_5O_{12}$ anode and lithium cathode showed the 173 mAh/g in the range of 1.0 $\sim$ 3.0 V. Furthermore, the crystalline structure of $Li_4Ti_5O_{12}$ didn't transfer during the lithium intercalation and deintercalation process.
Within the project 'e performance' supported by the German Ministry of Education and Research (BMBF) an electric vehicle, powered by two lithium-ion battery packs of different capacity and voltage has been developed. The required Energy Management System (EMS) in this system controls the current flows of both packs independently by means of two individual dc-dc converters. It acts as an intermediary between energy storage (battery management systems-BMS) and the drivetrain controller on the vehicle control unit (VCU) as well as the on-board charger. This paper describes the most important tasks of the EMS and its interfaces to the BMS and the VCU. To validate the algorithms before integrating them into the vehicle prototype, a detailed Matlab / Simulink-model was created in the project. Test procedures and results from the simulation as well as experiences and comparisons from the real car are presented at the end.
We investigated the effect of composition of a sulfur electrode with MWNT on the discharge behavior and cycling property of a Li/S cell. The MWNT content of a 60wt.% sulfur electrode varied from 10 wt.% to 30 wt.%. The optimum content of MWNT is 20wt.%, which shows the best cycling property. The first discharge capacity is 1166 mAh/g and decrease to the 542 mAh/g after 30th cycle. The homogeneous distribution of MWNT is an important factor for cycling properties.
DC magnetron 스퍼터링을 이용해 구리(Cu) 호일 위에 실리콘(Si)을 증착한 후 $800^{\circ}C$에서 열처리하여 $Cu_3Si$를 얻고, 이의 리튬 이차전지용 음극으로서 특성을 조사하였다. $Cu_3Si$는 Si 성분을 포함하고 있으나 상온에서 리튬과 반응하지 않았다. 선형 주사 열-전류(linear sweep thermammetry, LSTA) 실험과 고온 충방전 실험을 통하여, 상온에서 비활성인 $Cu_3Si$가 $85^{\circ}C$ 이상에서는 활성화되어 Si 성분이 전환(conversion)반응에 의해 리튬과 반응함을 확인하였다. $Cu_3Si$에서 분리된 Si는 $120^{\circ}C$에서 Li-Si 합금 중에서 리튬의 함량이 가장 많은 $Li_{21}Si_5$ 상까지 리튬과 반응함을 유사 평형 조건(quasi-equilibrium)의 실험으로부터 알 수 있었다. 그러나 정전류 조건($100\;mA\;{g_{Si}}^{-1}$)에서는 리튬 합금반응이 $Li_{21}Si_5$까지 진행되지 못하였다. 또한 $120^{\circ}C$에서 전환반응에 의해 생성된 Li-Si 합금과 금속 상태의 Cu는 충전과정에서 다시 $Cu_3Si$로 돌아감, 즉 $Cu_3Si$와 리튬은 가역적으로 반응함을 확인하였다. $120^{\circ}C$에서 $Cu_3Si$ 전극은 비정질 실리콘 전극보다 더 우수한 사이클 특성을 보여 주었다. 이는 비활성인 구리가 실리콘의 부피변화를 완충하여 집전체에서 탈리되는 현상을 완화하고 결과적으로 전극이 퇴화하는 것을 억제하기 때문인 것으로 설명할 수 있다. 실제로 비정질 실리콘 전극은 충방전 후에 실리콘 층의 균열과 탈리가 관찰되었으나, $Cu_3Si$ 전극에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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