Due to global environmental regulations and policies with rapid advancement of renewable energy technologies, the development type of renewable energy sources (RES) in power systems is expanding from small-scale distributed generation to large-scale grid-connected systems. In the near future, it is expected that RES achieves grid parity which means the equilibrium point where the power cost of RES is equal to the power costs of conventional generators. However, although RES would achieve the grid parity, the cost related with development of large-scale RES is still a big burden. Furthermore, it is hard to determine a suitable capacity of RES because of their output characteristics affected by locations and weather effects. Therefore, to determine an optimal capacity for RES becomes an important decision-making problem. This study proposes a method for determining an optimal installed capacity of RES from the business viewpoint of an independent power plant (IPP). In order to verify the proposed method, we have performed case studies on real power system in Incheon and Shiheung areas, South Korea.
In recent years, renewable energy sources have been mentioned as solution to environmental regulation and energy supply-demand. Energy storage systems are needed to mitigate the intermittent output characteristics of renewable energy sources and to operate micro grid efficiently using renewable energy generation systems. However, despite the necessity of energy storage system, this cannot secure the economical efficiency of the energy storage system by high initial cost. In this paper, a micro grid is constructed to supply electric power to industrial customers by using solar power generation system and energy storage system among renewable energy generation power sources and operated to improve energy independence. In the case study, we use photovoltaic system which is representative renewable energy generation system. Unlike conventional photovoltaic system, this system uses floating photovoltaic system with the advantage of having high output and no land area limitations. It is operated for the purpose of improving energy independence in the micro grid. In order to secure economical efficiency, the energy storage system operates a micro grid with a minimum capacity. Finally, this paper calculates the appropriate subsidy for the energy storage capacity.
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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제13권3호
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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.
Regarding the fact that wind power forecast accuracy is gradually improved as time is approaching, this paper proposes a two-stage rolling dispatch approach based on model predictive control (MPC), which contains an intra-day rolling optimal scheme and a real-time rolling base point tracing scheme. The scheduled output of the intra-day rolling scheme is set as the reference output, and the real-time rolling scheme is based on MPC which includes the leading rolling optimization and lagging feedback correction strategy. On the basis of the latest measured thermal unit output feedback, the closed-loop optimization is formed to correct the power deviation timely, making the unit output smoother, thus reducing the costs of power adjustment and promoting wind power accommodation. We adopt chance constraint to describe forecasts uncertainty. Then for reflecting the increasing prediction precision as well as the power dispatcher's rising expected satisfaction degree with reliable system operation, we set the confidence level of reserve constraints at different timescales as the incremental vector. The expectation of up/down reserve shortage is proposed to assess the adequacy of the upward/downward reserve. The studies executed on the modified IEEE RTS system demonstrate the effectiveness of the proposed approach.
In modern power systems, high penetration of distributed generators (DGs) results in high stress on system stability. Apart from the intermittent nature of DGs, most DGs do not contribute inertia or damping to systems. As a result, a new control method named virtual synchronous machine (VSM) was proposed, which brought new characteristics to inverters such as synchronous machines (SMs). In addition, different active power droop controls for VSMs are being proposed in literatures. However, they are quite different in terms of their dynamic characteristics despite of the similar control laws. In this paper, mathematical models of a VSM adopting different active power droop controls are built and analyzed. The dynamic performance of the VSM output active power and virtual rotor angular frequency are presented for different models. The influences of the damping factor and droop coefficient on the VSM dynamic behaviors are also investigated in detail. Finally, the theoretical analysis is verified by simulations and experimental results.
Sun, Yuwei;Liu, Jiaomin;Li, Yonggang;Fu, Chao;Wang, Yi
Journal of Power Electronics
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제17권6호
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pp.1625-1636
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2017
A power electronic transformer (PET) based on the cascaded H-bridge (CHB) and the isolated bidirectional DC/DC converter (IBDC) is capable of accommodating a large scale battery energy storage system (BESS) in the medium-voltage grid, and is referred to as a power electronic transformer based battery energy storage system (PET-BESS). This paper investigates the PET-BESS and proposes a coordinative control strategy for it. In the proposed method, the CHB controls the power flow and the battery state-of-charge (SOC) balancing, while the IBDC maintains the dc-link voltages with feedforward implementation of the power reference and the switch status of the CHB. State-feedback and linear quadratic Riccati (LQR) methods have been adopted in the CHB to control the grid current, active power and reactive power. A hybrid PWM modulating method is utilized to achieve SOC balancing, where battery SOC sorting is involved. The feedforward path of the power reference and the CHB switch status substantially reduces the dc-link voltage fluctuations under dynamic power variations. The effectiveness of the proposed control has been verified both by simulation and experimental results. The performance of the PET-BESS under bidirectional power flow has been improved, and the battery SOC values have been adjusted to converge.
The purpose of this study is to review the U.S. renewable energy policies implemented by the federal government and the state governments to investigate potential barriers of renewable energy expansion and to develop policy implications for the successful renewable energy policy making in Korea. Recently, the restructuring in the energy supply chain has been being a new trend in many countries that shows a transition from traditional fossil fuels to sustainable renewable energy sources. The United States has enforced effective renewable energy policies (i.e., regulatory policies, financial incentives), which have led to the exploding growth of renewable energy facilities and productions over the last ten years. For example, many state governments in the U.S. are implementing Renewable Portfolio Standard (RPS) policies that require increased energy supply from renewable energy sources (i.e., solar, wind and geothermal). These RPS policies are expected to account for at least 10-50 percent of total electricity production in the next fifteen years. As part of results, in the recent three years, renewable energy in the U.S provided over 50 percent of total new power generation constructions. On the other hand, Korea initiated to develop climate change policies in 2008 for the Green Growth Policy that set up a target reduction of national Greenhouse Gas (GHG) emissions up to 37 percent by 2025. However, statistical data for accumulated renewable energy capacity refer that Korea is still in its early stage that contribute to only 7 percent of the total electricity production capacity and of which hydroelectric power occupied most of the production. Thus, new administration in Korea announced a new renewable energy policy (Renewable Energy 3020 Plan) in 2017 that will require over 95 percent of the total new generations as renewable energy facilities to achieve up to 20 percent of the total electricity production from renewable energy sources by 2030. However, to date, there have not been enough studies to figure out the barriers of the current policy environment and to develop implications about renewable energy policies to support the government plan in Korea. Therefore, this study reviewed the U.S. renewable energy policies compared with Korean policies that could show model cases to introduce related policies and to develop improved incentives to rapidly spread out renewable energy facilities in Korea.
A well designed hybrid power system (HPS) can deliver electrical energy in a cost effective way. In this paper, model for HPS consisting of photo voltaic (PV) module and wind mill as renewable energy sources (RES) and solar lead acid battery as storage device connected to unidirectional grid is developed for peak demand reduction. Life time energy cost of the system is evaluated. One year hourly site condition and load pattern are taken into account for analysing the HPS. The optimal HPS is determined for least life time energy cost subject to the constraints like state of charge of the battery bank, dump load, renewable energy (RE) generation etc. Optimal solutions are also found out individually for PV module and wind mill. These three systems are compared to find out the most feasible combination. The results show that the HPS can deliver energy in an acceptable cost with reduced peak consumption from the grid. The proposed optimization algorithm is suitable for determining optimal HPS for desired location and load with least energy cost.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권3호
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pp.89-94
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2022
The Saudi Vision 2030 defined the directions of the national economy and market towards diversifying sources of income, and developing energy to become less dependent on oil. The study sought through a theoretical review to identify the reality of the energy sector and the areas of investment available in the field of renewable energy. Findings showed that investment in the renewable energy sector is a promising source according to solar, wind, hydrogen, geothermal energy and burning waste than landfill to extract biogas for less emission. The renewable energy sector faces challenges related to technology, production cost, price, quantity of production and consumption, and markets. The study revealed some recommendations providing and suggested electronic marketing system to provide investors and consumers with energy available from renewable sources.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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