Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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제21권6호
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pp.662-671
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2020
Recently, for the purposes of reducing carbon dioxide(CO2) emissions in the island area, countermeasures to decrease the operation rate of diesel generator(DG) and to increase one of renewable energy sources(RES) is being studied. In particular, the demonstration and installation of stand-alone micro-grid(MG) system which is composed of DG, RES and energy storage system(ESS) has been implemented in some island areas such as Gapa-do, Gasa-do and Ulleung-do island. However, many power quality(PQ) problems may be occurred due to an intermittent output of RES including photovoltaic(PV) system and wind power(WP) system in a normal operating of constant voltage & constant frequency(CVCF) inverter-based MG system. Therefore, this paper presents a modeling of the 30kW scale MG system using PSCAD/EMTDC, and also implements a 30kW scale CVCF inverter-based MG system as test devices to analyze normal operating characteristics of MG system. From the simulation and test results, it is confirmed that the proposed methods are useful and practical tools to improve PQ problems such as under-voltage, over-voltage and unbalanced load in CVCF inverter-based MG system.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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제21권7호
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pp.20-28
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2020
According to the 3020 RE (renewable energy) policy of the Korean Government, distributed generators, including PV (photovoltaic) and WP (wind power) systems, have been installed and operated in distribution systems. On the other hand, if large-scale PV systems are interconnected in a distribution system, the spread of PV systems may be postponed due to a reduction of the hosting capacity in PV systems because of the over-voltage phenomena at the customer end by violating the allowable voltage limits. Under these circumstances, this paper proposes an evaluation algorithm of the hosting capacity of a PV system based on the LDC (line drop compensation) method of SVR (step voltage regulator) to improve the hosting capacity when large-scale PV systems are installed in a distribution system. Moreover, this paper presents a modeling of a complex distribution system, which is composed of a large-scale PV system and SVR with the LDC method using PSCAD/EMTDC. The simulation results confirmed that the proposed algorithm and modeling are useful and practical tools for improving the hosting capacity of a PV system because the customer voltages are maintained within the allowable voltage limits even if 6.5[MW] of the PV system is installed in a distribution system with the LDC method of SVR.
Today, various activities to save energy are being conducted around the world. Even in our country, carbon reduction policy is being conducted for low carbon green growth and with this movement, effort to replace energy sources by recognizing the problems on environment pollution and resource exhaustion due to the indiscrete usage of fossil fuel is being made. Therefore, active study on renewable energy is in progress as part of effort to replace the energy supply through fossil fuel and solar ray industry has rapidly developed receiving big strength of renewable energy policies. The conclusion of this study measuring the surface temperature change of single crystal and polycrystalline PV module in green roof system and non-green roof system aspect are as follows. There was approximately $4^{\circ}C$ difference in PV module temperature in green roof system and non-green roof system aspect and this has the characteristic to decrease 0.5% when the temperature rises by $1^{\circ}C$ when the front side of the module is $20^{\circ}C$ higher than the surrounding air temperature following the characteristic of solar cells. It can be concluded that PV efficiency will be come better when it is $4^{\circ}C$ lower. Also, in result of temperature measurement of the module back side, there was $5^{\circ}C$ difference of PV module installed on the PV module back side and green roof system side on the 5th, $3^{\circ}C$ on the 4th, $2^{\circ}C$ on the 5th to show decreasing temperature difference as the air temperature dropped, but is judged that there will be higher temperature difference due to the evapotranspiration latent heat effect of green roof system floor side as the temperature rises. Based on this data, it is intended to be used as basic reference to maximize efficiency by applying green roof system and PV system when building non-green roof system flat roof.
This study analyzed the optimal electricity cost of a 100% renewable energy source (RES) based system. Especially energy storage system (EES) and supplementary biopower system as well as photovoltaic (PV) and wind power component were included in the proposed RES-based system to overcome the intermittence of RESs and to efficiently balance energy supply and demand. To comparatively analyze the levelized cost of electricity (LCOE) of different RES-based systems, six scenarios were developed according to the involved RESs: PV, wind, PV/wind, PV/biopower, wind/biopower, and PV/wind/biopower systems. We then applied the proposed systems to build a 100% RES-based system in Jeju Island, Korea. As a result, the single component based system, PV and wind power system of 0.18 and 0.28 $/kWh, respectively, cannot compete with the economics of existing electricity grid. However, the optimal LCOE of the hybrid system where PV and wind power are used as main supply options and biopower as supplementary option was identified to be 0.08 $/kWh, which can compete with the economics of an existing electricity grid.
Stable power supply to a light mounted on a navigational buoy is indispensable factor because unstable power can lead to fatal marine accident. Despite the difference lies between onshore and offshore environment, as well as the power output characteristics, the PV(Photovoltaic) power generation system is designed by the independent onshore power generation system standards. Furthermore, the capacity of PV power generation system does not take into account the structural characteristics of the buoy in the sea. Therefore, the faulty design makes battery over-discharge owing to lack of the power generation and the battery can not supply stable power to the light. This paper introduces a design method for a power system of the PV powered buoy. The data has been acquired for 3 months period, which includes PV-generated electricity, power consumption and battery voltage from experimental buoy. Further, a power management features of the buoy has been analyzed based on the acquired data. From the analysis of the acquired data, it was evident that PV power generation system produces different electric power output depend on its installed environment - land and sea. Based on the analytical result, a design criterion has been proposed for the power system in the navigational buoy.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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제21권9호
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pp.652-661
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2020
Recently, the Korean government developed the RE3020 (renewable energy) policy to overcome environmental problems, such as fine dust, climate change, and large-scale PV systems interconnected with a distribution system. When a large-scale PV system is interconnected in the distribution system, however, a malfunction can occur, and the protection devices may not be operated because of the dividing effect depending on the magnitude and direction of fault current as well as connection types and location of the PV system. Therefore, this paper proposes a search algorithm for the malfunction pattern of protection devices based on various scenarios, when large-scale PV systems are operated and interconnected in a distribution system. This paper presents a malfunction mechanism of protection devices according to the installation locations of recloser (R/C). Furthermore, the modeling of a distribution system with large-scale PV systems was performed using Off-DAS S/W, and the malfunction patterns of protection devices were analyzed based on a range of scenarios. From the simulation results with the proposed model and algorithm for searching for protection devices, it was confirmed that they are useful and effective in identifying a malfunction phenomenon depending on the installation location of the R/C and connection type of PV system.
In the stratosphere, the air is stable and a photovoltaic (PV) system can produce more solar energy compared to in the atmosphere. If unmanned aerial vehicles (UAVs) fly in the stratosphere, the flight stability and efficiency of the mission are improved. On the other hand, the weakened lift force of the UAV due to the rarefied atmosphere can require more power for lift according to the weight and/or wing area of the UAV. To solve this problem, it is necessary to minimize the weight of the aircraft and improve the performance of the power system. A regenerative fuel cell (RFC) consisting of a fuel cell (FC) and water electrolysis (WE) combined PV power system has been investigated as a good alterative because of its higher specific energy. The WE system produces hydrogen and oxygen, providing extra energy beyond the energy generated by the PV system in the daytime, and then saves the gases in tanks. The FC system supplies the required power to the UAV at night, so the additional fuel supply to the UAV is not needed anymore. The specific energy of RFC systems is higher than that of Li-ion battery systems, so they have less weight than batteries that supply the same energy to the UAV. In this paper, for a stratospheric long-endurance hybrid UAV based on an RFC system, three major design factors (UAV weight, wing area and performance of WE) affecting the ability of long-term flight were determined and a simulation-based feasibility study was performed. The effects of the three design factors were analyzed as the flight time increased, and acceptable values of the factors for long endurance were found. As a result, the long-endurance of the target UAV was possible when the values were under 350 kg, above 150 m2 and under 80 kWh/kg H2.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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제14권4호
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pp.1540-1547
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2013
The energy economic analysis of the standard rural house model with PV system was performed based on annual energy demand calculation using the EnergyPlus to contribute in reducing building energy which occupies 25% of national energy consumption and in developing a low-energy & eco-friendly house model. Two types of PV system installation was considered to cover electricity demand for cooling, electric, and heating devices. For the selected house model, heating energy demand is 7 times higher than cooling energy demand. For the Case1, it is favorable to use electricity from PV system for cooling and electric devices and to sell surplus electricity. For the Case2, it is favorable to use electricity from PV system for cooling, electricity and heating devices and to sell surplus electricity. Considering the installation cost of PV system and heat pump air conditioning system, the break-even point of Case1 and Case2 are about 13 and 11 years respectively. Although the installation cost of Case2 is more expensive, Case2 provides three times more profit than Case1 after the break-even point. Because the expected average life time of the selected PV system is 25 years, Case2 is more favorable option for the given standard rural house model.
Organic dyes, because of their many advantages, such as high molar extinction coefficients, convenience of customized molecular design for desired photophysical and photochemical properties, inexpensiveness with no transition metals contained, and environment-friendliness, are suitable as photosensitizers for the Dye-sensitized Solar Cell (DSSC). The efficiency of DSSC based on metal-free organic dyes is known to be much lower than that of Ru dyes generally, but a high solar energy-to-electricity conversion efficiency of up to 8% in full sunlight has been achieved by Ito et al. using an indoline dye. This result suggests that smartly designed and synthesized metal-free organic dyes are also highly competitive candidates for photosensitizers of DSSCs with their advantages mentioned above. Recently, the performance of DSSC based on metal-free organic dyes has been remarkably improved by several groups. We had reported the novel organic dye with double electron acceptor chromophore, which was a new strategy to design an efficient photosensitizer for DSSC. To verify the strategy, we synthesized organic dyes whose geometries, electronic structures and optical properties were derived from preceding density functional theory (DFT) and time-dependent density functional theory (TD-DFT) calculations. In this paper, we successfully synthesized the chromophore containing multi-acceptor push-pull system from triphenylamine with thiophene moieties as a bridge unit. Organic dyes with a single electron acceptor and double acceptor system were also synthesized for comparison purposes. The photovoltaic performances of these dyes were compared, and the recombination dark current curves and the incident photon-to-current (IPCE) efficiencies were also measured in order to characterize the effects of the multi-anchoring groups on the open-circuit voltage and the short-circuit current. In order to match specifications required for practical applications to be implemented outdoors, light soaking and thermal stability tests of these DSSCs, performed under $100mWcm^{-2}$ and $60^{\circ}C$ for 1000h.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.160-160
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2016
In this study, we applied the low temperature curing Ag paste to replace PVD System. The electrode formation of low temperature curing Ag paste for silicon Hetero-junction solar cells is important for improving device characteristics such as adhesion, contact resistance, fill factor and conversion efficiency. The low temperature curing Ag paste is composed various additives such as solvent, various organic materials, polymer, and binder. it depends on the curing temperature conditions. The adhesion of the low temperature curing Ag paste was decided by scratch test. The specific contact resistance was measured using the transmission line method. All of the Ag electrodes were experimented at various curing temperatures within the temperature range of $160^{\circ}C-240^{\circ}C$, at $20^{\circ}C$ intervals. The curing time was also changed by varying the conditions of 10-50min. In the optimum curing temperature $200^{\circ}C$ and for 20 min, the measured contact resistance is $19.61m{\Omega}cm^2$. Over temperature $240^{\circ}C$, confirmed bad contact characteristic. We obtained photovoltaic parameter of the industrial size such as Fill Factor (FF), current density (Jsc), open-circuit voltage (Voc) and convert efficiency of up to 76.2%, 38.1 mA/cm2, 646 mV and 18.3%, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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