JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권4호
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pp.451-462
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2016
Photovoltaic energy conversion becomes main focus of many researches due to its promising potential as source for future electricity and has many advantages than the other alternative energy sources like wind, solar, ocean, biomass, geothermal etc. In Photovoltaic power generation multilevel inverters play a vital role in power conversion. The three different topologies, diode-clamped (neutral-point clamped) inverter, capacitor-clamped (flying capacitor) inverter and cascaded h-bridge multilevel inverter are widely used in these multilevel inverters. Among the three topologies, cascaded h-bridge multilevel inverter is more suitable for photovoltaic applications since each pv array can act as a separate dc source for each h-bridge module. This paper presents a single phase Cascaded H-bridge five level inverter for grid-connected photovoltaic application using sinusoidal pulse width modulation technique. This inverter output voltage waveform reduces the harmonics in the generated current and the filtering effort at the input. The control strategy allows the independent control of each dc-link voltages and tracks the maximum power point of PV strings. This topology can inject to the grid sinusoidal input currents with unity power factor and achieves low harmonic distortion. A PID control algorithm is implemented in Arm Processor LPC2148. The validity of the proposed inverter is verified through simulation and is implemented in a single phase 100W prototype. The results of hardware are compared with simulation results. The proposed system offers improved performance over conventional three level inverter in terms of THD.
Photovoltaic(PV) system is one of power generation systems. Solar light in PV system is like the fuel of the car. The quantity of electricity generation, therefore, is fully dependent on the available quantity of solar light on the system of each site. If a utility can predict the solar power generation on a planned site, it may be possible to set up an appropriate PV system there. It may be also possible to objectively evaluate the performances of existing solar systems. Based on the theories of astronomy and meteorology, in this paper, Perez model is simulated to estimate the available quantity of solar lights on the prevailed photovoltaic systems. Consequently the conditions for optimal power generation of each PV system can be analyzed. And the maximum quantity of power generation of each system can be also estimated by applying assumed efficiency of PV system. Perez model is simulated in this paper, and the result is compared with the data of the same model of Meteonorm. Simulated site is Daejeon, Korea with typical meteorological year(TMY) data of 1991~2010.
Recently, environmental pollution related to global warming is on the rise. Meanwhile, renewable energy is a representative example of many efforts to develop eco-friendly energy to solve the depletion of natural resources and the depletion of petroleum resources in conjunction with global warming. Among them, photovoltaic power generation is increasing the subsidies for the government to increase the production of photovoltaic electricity of the general public, showing a high growth rate. However, polysilicon, which is a raw material of the photovoltaic panel, generates waste called polysilicon sludge in the manufacturing process. In order to produce 1 ton of polysilicon, about 2 tons of waste polysilicon sludge is generated. In 2012, polysilicon sludge was generated at 78,000 tons, with an average of about 220 tons per day. The sludge generated due to insufficient treatment of polysilicon sludge is currently solidified and is processed by landfilling. Therefore, in this study, polysilicone sludge is used as the concept of admixture, and the physical properties of the matrix according to the polysilicon sludge replacement ratio based on light burned magnesia is determined.
Climate change is among the most important issues facing mankind in modern society. However, global PV energy expansion has been driven mainly by OECD countries. We investigate the determinants of PV energy growth by panel data of selected OECD countries from 1991 to 2018. We investigate four categories of driving factors: socioeconomic, technological, country specific, and policy factors. The test results support that PV capacity growth is significantly driven by technology development and multidimensional environment policy factors. Socioeconomic factors such as CO2, GDP, and electricity price are statistically significant on the growth of PV energy, too. Whereas, country-specific solar potential factor is the least related. As most of the socioeconomic factors are exogenous, we need to focus more on PV technology development and policy measures.
Korea has been at the forefront of green growth initiatives. In 2008, the government declared the new vision toward 'low-carbon society and green growth'. The government subsidies and Feed-in Tariff (FIT) increased domestic usage of solar power by supplying photovoltaic housing and photovoltaic generation systems. Since 2000, solar power industry has been the world's fastest growing source with the annual growth rate of 52.5%. Especially, BIPV(Building Integrated Photovoltaic) systems are capturing a growing portion of the renewable energy market due to several reasons. BIPV consists of photovoltaic cells and modules integrated into the building envelope such as a roof or facades. By avoiding the cost of conventional materials, the incremental cost of photovoltaics is reduced and its life-cycle cost is improved. When it comes to atypical building, numerous problems occur because PV modules are flat, stationary, and have its orientation determined by building surface. However, previous studies mainly focused on improving installations of solar PV technologies on ground and rooftop photovoltaic array and developing prediction model to estimate the amount of produced electricity. Consequently, this paper discusses the problem during a planning and design stage of BIPV systems and suggests the method to select optimal design of the systems by applying the national strategy and economic policies. Furthermore, the paper aims to develop BIM tool based on the engineering knowledge from experts in order for non-specialists to design photovoltaic generation systems easily.
Global environmental concerns and the ever increasing need of energy, coupled with steady progress in renewable energy technologies, are opening up new opportunities for utilization of renewable energy resources. Distributed electricity generation is a suitable option for sustainable development thanks to the load management benefits and the opportunity to provide electricity to remote areas. Solar energy being easy to harness, non-polluting and never ending is one of the best renewable energy sources for electricity generation in present and future time. Due to the random and intermittent nature of solar source, PV plants require the adoption of an energy storage and management system to compensate fluctuations and to meet the energy demand during night hours. This paper presents an efficient, economic and technical model for the design of a MPPT based grid connected PV with battery storage and management system. This system satisfies the energy demand through the PV based battery energy storage system. The aim is to present PV-BES system design and management strategy to maximize the system performance and economic profitability. PV-BES (photovoltaic based battery energy storage) system is operated in different modes to verify the system feasibility. In case of excess energy (mode 1), Li-ion batteries are charged using CC-CV mechanism effectively controlled by fuzzy logic based PID control system whereas during the time of insufficient power from PV system (mode 2), batteries are used as backup to compensate the power shortage at load and likewise other modes for different scenarios. This operational mode change in PV-BES system is implemented by State flow chart technique based on SOC, DC bus voltages and solar Irradiance. Performance of the proposed PV-BES system is verified by some simulations study. Simulation results showed that proposed system can overcome the disturbance of external environmental changes, and controls the energy flow in efficient and economical way.
There are several methods of peak-shaving, which reduces grid power demand, electricity bought from electricity utility, through lowering "demand spike" during On-Peak period. An optimization method using linear programming is proposed, which can be used to perform peak-shaving of grid power demand for grid-connected PV+ system. Proposed peak shaving method is based on the forecast data for electricity load and photovoltaic power generation. Results from proposed method are compared with those from On-Off and Real Time methods which do not need forecast data. The results also compared to those from ideal case, an optimization method which use measured data for forecast data, that is, error-free forecast data. To see the effects of forecast error 36 error scenarios are developed, which consider error types of forecast, nMAE (normalizes Mean Absolute Error) for photovoltaic power forecast and MAPE (Mean Absolute Percentage Error) for load demand forecast. And the effects of forecast error are investigated including critical error scenarios which provide worse results compared to those of other scenarios. It is shown that proposed peak shaving method are much better than On-Off and Real Time methods under almost all the scenario of forecast error. And it is also shown that the results from our method are not so bad compared to the ideal case using error-free forecast.
In 2012, Korea introduced a Renewable Portfolio Standard (RPS) scheme, replacing the Feed-in Tariff (FIT) scheme as a market support policy of renewable energy in the electricity market. RPS is to allocate obligatory quota of renewable energy sources for electricity suppliers, whereas FIT is to guarantee high prices for electricity from renewable energy sources. This study examines the effect of this policy change on solar photovoltaic market. According to the study, solar PV market grew fast under FIT as well as under RPS. However, under RPS the size of subsidy for solar PV suppliers was shrunk substantially. In addition, market risk increased severly under RPS due to the volatility of price of renewable energy certificate (REC) as well as of the electricity market price. The small and medium suppliers of solar PV were suffered the most severly from these policy effects. Therefore, the policy reform of RPS is needed to alleviate the market risk of small and medium suppliers of solar PV.
This paper presents the optimal energy generation systems for economical EVs(Electric Vehicles) charging stations located in an island area. The system includes grid electricity, diesel generator and renewable energy sources of wind turbines and PV(Photovoltaic) panels. The independent generation system is designed with data resources such as annual average wind speed, solar radiation and the grid electricity price by calculating system cost under different structures. This sensitive analysis on the varying data resources allows for the configuration of the most economical generation system for charging stations by comparing initial capital, operating cost, NPC(Net Present Cost) and COE(Cost of Energy). Depending on the increase of the grid cost, the NPC variation of the most economical system which includes renewable energy generations and grid electricity can be smaller than those of other generation systems.
새만금개발은 1987년부터 30년간 정부가 농업, 경제와 관광지역으로 추진하고 있는 우리나라에서 가장 규모가 큰 국책사업이다. 우리나라는 원자력과 화력에 의존하던 전력원을 탄소저감을 위해서 친환경으로 전환하기 위해서 민관사업으로 우리나라 최대규모인 4.6조원을 투자하여 2.1GW의 수상태양광발전 프로젝트를 추진하고 있다. 새만금 수상태양광 프로젝트가 성공하려면 경제적 타당성을 확인해야 한다. 본 연구는 수상태양광사업의 변동성 요소들(건설비용, 전기판매가격, 발전량과 유지관리비용)을 정의하고, 20년간 운영하는 동안 수익의 변동성을 분석하였다. 불확실성으로 수익이 악화가 예상될 때 포기할 수 있는 권리를 가지는 포기옵션을 적용하여 프로젝트의 옵션가치를 구했다. NPV분석에 의하면 투자가 어려운 프로젝트가 옵션분석에 의하여 경제성을 확보할 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 투자사업의 의사결정권자가 실물옵션분석방법을 활용하여 수상태양광프로젝트의 경제성분석에 불확실성을 고려할 수 있도록 도와줄 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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