This paper proposes a DC microgrid operational strategy and control method for improved service reliability. The objective is to supply power to as many non-critical loads as possible, while providing an uninterrupted power supply to critical loads. The DC bus signaling method, in which DC voltage is an information carrier, is employed to implement the operational strategy in a decentralized manner. During grid-connected operation, a grid-tied converter balances the power of the microgrid by controlling the DC voltage. All loads are connected to the microgrid, and operate normally. During islanded operation, distributed generators (DGs), a backup generator, or an energy storage system balances the power. However, some non-critical loads may be disconnected from the microgrid to ensure the uninterrupted power supply to critical loads. For enhanced service reliability, disconnected loads can be automatically reconnected if certain conditions are satisfied. Control rules are proposed for all devices, and detailed microgrid operational modes and transition conditions are then discussed. Additionally, methods to determine control parameter settings are proposed. PSCAD/EMTDC simulation results demonstrate the performance and effectiveness of the proposed operational strategy and control method.
Microgrids offer several reliability benefits, such as the improvement of load-point reliability and the opportunity for reliability-differentiated services. The primary goal of this work is to investigate the impacts of operating condition on the reliability index for microgrid system. It relies on a component failure rate model which quantifies the relationship between component failure rate and state variables. Some parameters involved are characterized by subjective uncertainty. Thus, fuzzy numbers are introduced to represent such parameters, and an optimization model based on Fuzzy Chance Constrained Programming (FCCP) is established for reliability index calculation. In addition, we present a hybrid algorithm which combines scenario enumeration and fuzzy simulation as a solution tool. The simulations in a microgrid test system show that reliability indices without considering operating condition can often prove to be optimistic. We also investigate two groups of situations, which include the different penetration levels of microsource and different confidence levels. The results support the necessity of considering operating condition for achieving accurate reliability evaluation.
Recently, one of the main research on the power distribution system is the microgrid. The microgrid is a combination of power sources and loads, which is controllable and has separable connection. The main objective of microgrid is the deployment of the renewable clean energy and the enhancement of load-side reliability. The modern power sources and loads have DC I/O interfaces, which is the major advantage of DC microgrid compared to the conventional AC grid. The components in the microgrid have diverse features, so there is need of proper coordination control. For achieving economic feature, the active power of renewable energy resources is regarded as major control parameter and the whole operation modes of DC microgrid are defined, and the proper operations of each component are described. From the inherent characteristics of DC, there are two control variables: voltage and active power. Through analysis of operation modes, it is possible to determine exact control objectives and optimized voltage & power control strategy in each mode. Because of consideration of whole operation modes, regardless of the number and capacity of components, this coordination control method can be used without modification. This paper defines operation mode of DC microgrid with several DC sources and suggests economic and efficient coordinated control methods. Simulation with PSCAD proves effectiveness.
Due to enhanced demands on quality, security and reliability of the electric power energy system, a microgrid has become a subject of special interest. In this paper, output characteristics of energy storage system (ESS) with an electric double layer capacitor (EDLC) and battery energy storage system (BESS) of a renewable energy based microgrid were analyzed under grid-connected and islanded operation modes. The microgrid which consists of photovoltaic and wind power turbine generators, diesel generator, ESS with an EDLC, BESS and loads was modeled using real time digital simulator. The results present the effective control patterns of the microgrid system.
전 세계적으로 추진 중인 단위영역별 중·대형 마이크로그리드(Microgrid) 시스템 구축은 전력망의 효율적 운영 및 전력 비상사태에 대비한 독립적인 운전이 가능한 형태로 점차 발전, 확대되고 있으며, 다양한 형태의 새로운 형태의 민간 주도형 전력산업을 발전시키고 있다. 따라서 국내 전력산업의 발전을 위해서는 관련 국제 표준화의 진행 현황 및 기술을 분석하고, 국내 실정에 맞는 표준제정과 새롭게 제정의 필요성이 있는 사항에 대해 국내 표준(안)의 국제표준화가 시급한 실정이다. 캠퍼스 마이크로그리드는 통합 에너지 관리 시스템(EMS), 분산전원(DG), 에너지저장 장치(ESS), 수요반응(DR), 전기자동차(EV) 등 스마트그리드 요소기술들을 대학 캠퍼스에 통합된 형태로 구현하여 에너지 사용을 저감하고 에너지 사용효율과 에너지자립도를 향상하는 시스템으로 이러한 시스템의 상호운용성 및 신뢰성 확보를 위한 표준화 정립에 대해 살펴본다.
The microgrid concept assumes a cluster of loads and microsources operating as a single controllable system that provides a new paradigm for defining the operation of distributed generation. This system can be operated as both grid-connected mode and islanded mode. In other words, the microgrid can be operated to meet their special need; such as economics in steady state and local reliability in islanded mode due to the grid fault. This paper presents the AGC (Automatic Generation Control) method for microgrid with EMS (Energy Management System).
This paper presents the operation algorithm of microgrid on the Real Time Pricing(RTP) for building the smart grid. RTP is higher power price variability than flat rate and time of use. However it has an effect on peak clipping and peak load shifting due to the increased price on peak time power demand. When the RTP are applied to the microgrid system, the proposed algorithm is able to be effective and economic operation. The implemented system is operated for the economic operation in microgrid connected with the power system. On the other hand, when the microgrid is operated on isolation mode, it focus on the improvement of stability and the power supply reliability of the sensitive loads. The test system are implemented and calculated on various operation modes based on non-dispachable generator output and RTP data for validating the proposed operation algorithm. The calculated results are compared to the implemented results using real-time simulator. It can be confirmed that the proposed operation system are identical results to the calculated one. When the proposed operation algorithm is applied to the system, it can be show the effectiveness of the peak clipping and peak load shifting and the improvement of economic feasibility.
Nowadays, a DC microgrid that can link various distributed power sources is gaining much attention. Accordingly, research on fault situations, such as line-to-line and line-to-ground faults of the DC microgrid, has been conducted to improve grid reliability. However, the blackout of an AC system and the oscillation of a DC bus voltage have not been reported or have not been sufficiently verified by previous research. In this study, a 20 kW DC microgrid testbed using a power HIL simulation technique is proposed. This testbed can simulate various fault conditions without any additional grid facilities and dangerous experiments. It includes the blackout of the DC microgrid caused by the AC utility grid's blackout, a drastic load increment, and the DC bus voltage oscillation caused by the LCL filter of the voltage source converter. The effectiveness of the proposed testbed is verified by using Opal-RT's OP5707 real-time simulator with a 3 kW prototype three-port dual-active-bridge converter.
Due to enhanced demands on quality, security and reliability of the electric power energy system, a microgrid has become a subject of special interest. In this paper, output characteristics of energy storage system (ESS) with an electric double layer capacitor (EDLC) and battery energy storage system (BESS) of a renewable energy based microgrid were analyzed under grid-connected and islanded operation modes. The microgrid which consists of photovoltaic and wind power turbine generators, diesel generator, ESS with an EDLC, BESS and loads was modeled using real time digital simulator. The results present the effective control patterns of the microgrid system.
The Microsource has to supply high quality Power that has high reliability and high energy efficiency to Load according to operating type of Microgrid. The energy sources of microsource type have various dynamic characteristic and transient response corresponding to classes and application skill. This paper shows dynamic characteristic of Microgrid according to Energy Source of microsource type. This research has been carried out by detailed modelling of Microturbine system and Fuelcell system. All models are realized by EMTP/RV and simulated change of operating type and load increase within Microgrid of DC constant voltage inverter model and Microturbine, Fuelcell based Microsource.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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