There is an increasing interest in research to help overcome the energy crisis that has been focused on energy storage applications in various parts of power systems. Energy storage systems are good at enhancing the reliability or improving the efficiency of a power system by creating a time gap between the generation and the consumption of power. As a contribution to the various applications of storage devices, this paper describes a novel algorithm that determines the power and storage capacity of selected energy storage devices in order to improve upon railroad system efficiency. The algorithm is also demonstrated by means of simulation studies for the Korean railroad lines now in service. A part of this novel algorithm includes the DC railroad powerflow algorithm that considers the mobility of railroad vehicles, which is necessary because the electric railroad system has a distinct distribution system where the location and power of vehicles are not fixed values. In order to derive a more accurate powerflow result, this algorithm has been designed to consider the rail voltage as well as the feeder voltage for calculating the vehicle voltage. By applying the resultant control scheme, the charging or discharging within a specific voltage boundary, energy savings and a substation voltage stabilization using storage devices are achieved at the same time.
In this paper, a novel flywheel energy storage device, called the flexible power conditioner, which integrates both the characteristics of the flywheel energy storage and the doubly-fed induction machine, is proposed to improve power system stability. A prototype is developed and its principle, composition, and design are described in detail. The control system is investigated and the operating characteristics are analyzed. The test results based on the prototype are presented and evaluated. The test results illustrate that the prototype meets the design requirement on power regulation and starting, and provides a cost-effective and effective means to improve power system stability.
With the development of power electronics, many new energy storage systems such as the superconducting magnetic energy storage, the flywheel energy storage, and the capacitive energy storage, etc. are being intensively studied recently in order to replace battery in some special applications, Among these innovative energy storage systems, the flywheel system exhibits some unique features such as high power density, easy maintenance and longer lifetime. This paper introduces the novel flywheel energy storage system. Operation and features of the system are illustrated and verified on a 6kVA, 20kHz IPM based experimental circuit for O/A application. The Halbach Array Motor is selected of the design of the three phase motor/generator for the flywheel energy storage system.
Park, Sun-Jae;Lee, Hwa-Seok;Kim, Chan-In;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong;Ryeom, Jeongduk
Journal of Power Electronics
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v.13
no.3
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pp.390-399
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2013
As a result of the depletion of fossil fuels and environmental contamination, it has become important to use renewable energy. For the stable utilization of renewable energy sources, energy storage devices must be used. In addition, renewable and distributed power sources with energy storage devices must operate stably under grid-connected mode. This paper proposed dynamic response modeling for renewable power generation systems including a charger/discharger with an energy storage device in order to derive a method to guarantee stable operation while fully utilizing the energy from the energy storage device. In this paper, the principle operation and design guidelines of the proposed scheme are presented, along with a performance analysis and simulation results using MATLAB and PSIM. Finally, a hardware prototype of a 1kW power conditioning system with an energy storage device has been implemented for experimental verification of the proposed converter system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.7
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pp.1237-1241
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2010
Supercapacitors as novel energy storage devices between conventional capacitors and batteries, with more specific capacitance and energy densities than conventional capacitors and more power densities than batteries are to be used in many fields. Supercapacitor is regarded as one of good alternatives for meeting the requirement of market with excellent power performance and high cyclability. This paper deals with the characteristics of charge and discharge behavior of supercapacitor module for developing 42V hybrid energy storage system with lead acid battery and supercapacitor in order to adopt to 42V power net for vehicle. An analysis performed in this paper indicates that supercapacitor storage system may be cost effective for high cycle applications.
Vehicle braking in non-electrified rail systems wastes energy. Advanced flywheel technology presents a way to capture and reuse this braking energy to improve vehicle efficiency and so reduce the operating costs and environmental impact of diesel trains. This paper highlights the suitability of flywheels for rail vehicle applications, and proposes a novel mechanical transmission system to apply regenerative braking using a flywheel energy storage device. A computational model is used to illustrate the operation and potential benefits of the energy storage system.
In this paper, a novel approach for optimized installation and operations of battery energy storage system (BESS) and electric double layer capacitor (EDLC) modules for the renewable energy based intermittent generation is presented for them to be connected with an electric power grid. In order to make use of not merely the high energy density of battery but also the high power density of EDLC modules, it is very useful to devise the hybrid system which combines BESS and EDLC modules. The proposed method adopts the linear programming to calculate the optimized capacity as well as the quadratic programming to transmit the optimal operational signals to BESS and EDLC modules. The efficiency of this methodology will be demonstrated in the experimental study with the real data of wind speed in Texas.
Park, Gum-Jae;Kalpana, D.;Thapa, Arjun Kumar;Nakamura, Hiroyoshi;Lee, Yun-Sung;Yoshio, Masaki
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.30
no.4
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pp.817-820
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2009
To meet the high current load requirement from the high energy density realized by metal oxide and high power density graphite, we propose a novel hybrid supercapacitor consisting of Nb2O5 and KS6 graphite in 1.0 M LiPF6-EC:DEC (1:2). This new system exhibits a sloping voltage profile from 2.7 to 3.5 V during charging and presents a high operating voltage plateau between 1.5 and 3.5 V during discharging. The cell was tested at a current density of 100 mA/g with a cut-off voltage between 3.0 and 1.0 V. This novel energy storage system delivers the highest initial discharge capacity of 55 mAh/g and exhibits a good cycle performance.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.1
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pp.65-69
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2010
Supercapacitors as novel energy storage devices between conventional capacitors and batteries, with more specific capacitance and energy densities than conventional capacitors and more power densities than batteries are to be used in many fields. And, social demand on fuel economy and reducing pollution needs equipment of new function such as energy storage system with good power performance, high cyclability and good energy efficiency. Supercapacitor is regarded as one of good alternatives for meeting the requirement of market with excellent power performance and high cyclability. This paper deals with the fundamental characteristics of supercapacitor unit and charge and discharge behavior of supercapacitor module for developing 42V hybrid energy storage system with lead acid battery and supercapacitor in order to adopt to 42V power net for vehicle.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.5
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pp.46-53
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2013
This paper introduces a grid-interactive storage system to operate the customers without voltage source inverters as a microgrid. The proposed storage system does not require any modification of the control scheme of the inverters existing within the customers. Novel control scheme of the grid-interfacing storage system according to its new structure ensures the seamless transition between the grid-connected and islanded operation of the microgrid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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