Renewable energy systems aim to achieve carbon neutrality and replace fossil fuels. Photovoltaic technologies are the most widely used renewable energy. However, they require a large operating area, thereby decreasing available farmland. Accordingly, agrivoltaic systems (AVSs)-innovative smart farm technologies that utilize solar energy for crop growth and electricity production-are attracting attention. Although several empirical studies on these systems have been conducted, comprehensive research on their design is lacking, and no standard model suitable for South Korea has been developed. Therefore, this study created an integral design of AVS reflecting domestic crop cultivation conditions and conducted a structural analysis for safety assessment. The shading ratio, planting distance, and agricultural machinery work of the system were determined. In addition, national construction standards were applied to evaluate their structural safety using a finite element analysis. Through this, the safety of this system was ensured, and structural considerations were put forward. It is expected that the AVS model will allow for a stable utilization of renewable energy and smart farm technologies in rural areas.
본 연구에서는 태양광발전 출력 및 모듈온도 값을 기상청 데이터를 이용하여 예측해보고 실측 데이터와 날씨, 일사량, 주변온도, 풍속별로 비교 분석해보았다. 날씨별 예측정확도는 눈이 오거나, 새벽에 해무가 끼는 날의 데이터를 가장 많이 보유한 맑은날의 데이터의 예측정확도가 가장 낮았다. 일사량에 따른 모듈온도와 발전량의 예측정확도는 일사량이 커질수록 정확도가 떨어졌으며, 주변 온도에 따른 예측정확도는 모듈온도는 주변 온도가 커질수록, 발전량은 주변온도가 낮을수록 예측정확도가 떨어졌다. 풍속은 모듈온도와 발전량 모두 풍속이 높아질수록 예측정확도가 감소하였지만, 풍속이 영향 다른 기상조건에 의한 영향보다 미미하여 그 상관관계를 정의하기가 어려웠다.
In this paper, a new power control strategy for the bipolar-type low voltage direct current (LVDC) distribution system is being proposed. The dc distribution system is considered as an innovative system according to the increase of dc loads and dc output type distribution energy resources (DERs) such as photovoltaic (PV) systems and energy storage systems (ESS). Since the dc distribution system has many advantages such as feasible connection of DERs, reduction of conversion losses between dc output sources and loads, no reactive power issues, it is very suitable solution for new type buildings and residences interfaced with DERs and ESSs. In the bipolar-type, if it has each grid-interfaced converter, both sides (upper, lower-side) can be operated individually or collectively. A complementary power control strategy using two ESSs in both sides for effective and reliable operation is proposed in this paper. Detailed power control methods of the host controller and local controllers are described. To verify the performances of the proposed control strategy, simulation analysis using PSCAD/EMTDC is being performed where the results show that the proposed strategy provides efficient operations and can be applied to the bipolar-type dc distribution system.
This paper deals with the design and testing of a simulator system for microgrids with distributed generations. This system is composed of a Real Time Digital Simulator (RTDS) and a power amplifier. The RTDS parts are operated for real time simulation for the microgrid model and the distributed generation source model. The power amplifiers are operated fur amplification of the RTDS's simulated output signal, which is a node voltage of the microgrid and distributed generation source. In this paper, we represent an RTDS system design, specification and test results of a power amplifier and simulation results of a PV (Photovoltaic) system and wind turbine system. The proposed system is applicable for development and performance testing of a PCS (Power Conversion System) for renewable energy sources.
Rimmalapudi, Sita R.;Williamson, Sheldon S.;Nasiri, Adel;Emadi, Ali
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제2권2호
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pp.231-240
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2007
This paper presents an advanced modeling and simulation technique applied to DC/DC power electronic converters fed through renewable energy power sources. The distributed generation (DG) system at the Illinois Institute of Technology, which employs a phase-l system consisting of a photovoltaic-based power system and a phase-2 system consisting of a fuel cell based primary power source, is studied. The modeling and simulation of the DG system is done using the generalized state space averaging (GSSA) method. Furthermore, the paper compares the results achieved upon simulation of the specific GSSA models with those of popular computer aided design software simulations performed on the same system. Finally, the GSSA and CAD software simulation results are accompanied with test results achieved via experimentation on both, the PV-based phase-l system and the fuel cell based phase-2 power system.
Recently, the demand for high penetration of variable renewable energy (VRE) penetration in a power system is increased. In consequence, distribution systems including microgrids confront the increased installation of VRE-based distributed generation. Despite of the high demand of VRE-based distributed generation in a distribution system, the installation of photovoltaic (PV) system in a distribution system has been restricted by various problems. In other words, the hosting capacity for high VRE penetration in a distribution system is limited. This paper analyzes the improvements of hosting capacity VRE penetration of stand-alone microgrid (SAMG) with energy storage system (ESS) by considering virtual-slack (VS) control based on power sensitivity. With the pre-defined power sensitivity, the ESS operates as virtual slack in the SAMG by controlling its bus voltage and phase angle indirectly. Therefore, the ESS enables the increase of VRE penetration in the SAMG. The proposed VS control is realized by analyzing the ESS as a virtual slack in power flow analysis based on power sensitivity. Then its validity is demonstrated with the case study on the SAMG in South Korea with practical data.
태양광 인버터는 계통과 태양광 시스템 사이의 공통 접속점에 고조파, 플리커, 고주파 노이즈가 없는 고품질 전력을 공급하는 핵심적인 역할을 한다. 일반적으로 비례-적분 (PI: Proportional Integral) 제어기는 정상상태 오차와 낮은 외란 제거 능력으로 인하여 교류 계통에서 만족할만한 성과를 얻지 못하나, 현장에서 이득 설정이 용이하므로 일반적으로 전압형 인버터 (VSI)에서 이용된다고 알려져 있다. 이 논문에서는 산업계에서 일반적으로 사용되는 비례-적분 제어기와 교류 계통의 상용주파수에서의 무한대의 이득 값을 가지며, 정상상태 에러 발생을 제거하며, 정지 좌표계에서 구현할 수 있는 비례-이득 (PR: Proportional Resonant) 제어기의 동작 원리, 설계 기법 등을 비교 분석하였다. PI와 PR 제어기의 분석 결과를 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 증명하였다. 두 제어기는 32-비트 고정소수점 연산을 하는 TMS320F2812 DSP 프로세서를 이용하여 구현하였고, 3kW 실험용 프로토타입 태양광 인버터를 제작하여 그 성능을 확인하였다.
Kim, Byung-ki;Park, Jae-Beom;Choi, Sung-Sik;Jang, Moon-Seok;Rho, Dae-Seok
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.11-18
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2017
In order to maintain customer voltages within the allowable limit($220{\pm}13V$) as much as possible, tap operation strategy of SVR(Step Voltage Regulator) which is located in primary feeder, is widely used for voltage control in the utilities. However, SVR in nature has operation characteristic of the delay time ranging from 30 to 150 sec, and then the compensation of BESS (Battery Energy Storage System) during the delay time is being required because the customer voltages in distribution system may violate the allowable limit during the delay time of SVR. Furthermore, interconnection of PV(Photovoltaic) system could make a difficultly to keep customer voltage within the allowable limit. Therefore, this paper presents an optimal coordination operation algorithm between BESS and SVR based on a conventional LDC (Line Drop Compensation) method which is decided by stochastic approach. Through the modeling of SVR and BESS using the PSCAD/EMTDC, it is confirmed that customer voltages in distribution system can be maintained within the allowable limit.
Recently, as one of the policies for carbon free operation method of independent power system replacing diesel generator with renewable energy such as wind power and photovoltaic(PV) system has been presented. Therefore, this paper proposes an operation algorithm and modeling of independent power system by considering CVCF(constant voltage constant frequency) ESS(energy storage system) for constant frequency and voltage, LC(load control) ESS for demand and supply balancing and SVC(static var compensator) for reactive power compensation. From the simulation results based on the various operation scenario, it is confirmed that proposed operation algorithm and modeling may contribute stable operation and carbon free in independent power system.
This study focuses on the performance of hydrogen energy based hybrid system in terms of system reliability of electricity generation. With this aim to evaluate the off-grid system of photovoltaic (PV), wind turbine, electrolyzer, fuelcell, $H_2$ tank and storage batteries, 14 different sites in South Korea are simulated using HOMER. Performance analysis includes simulation on the different sites, verification of operational behaviors on regional and seasonal basis, and comparison among a control group. The result shows that the generation performance of hydrogen powered fuelcell is greatly affected by geographical change rather than seasonal effect. In addition, as the latitude of the hybrid systems location decrease, renewable power output and penetration ratio (%) increase under constant electrical load. Therefore, the hydrogen based hybrid system creates the stability of electricity generation, which best suits in the southern part of South Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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