The microgrid system is the combination of photovoltaic(PV) array, load, and battery energy storage system. The control strategies were defined as multi-modes of operation, including rest operation without use of battery, power charging, and power discharging, which enables grid connected mode or islanded mode. Photovoltaic power is a problem of the uniformity of power quality because the power generated from solar light is very sensitive to variation of insolation and duration of sunshine. As a solution to the above problem, energy storage system(ESS) is considered generally. There fore, in this study, we did basic research activities about optimization method of the amount of energy used, using a smart microgrid test-bed constructed in building. First, we analyzed the daily, monthly and period energy pattern amount of power energy used, and analyzed PV power generation level which is built on the roof. Utilizing building energy pattern analysis data, we was studied an efficient method of employing the ESS about building power consumption pattern and PV generation.
This paper analyzes efficiency of photovoltaic(PV) tracking system using solar location algorithm(SLA). Solar location tracking system is needed for efficiently and intensively using PV system independent of environmental condition. PV tracking system of program method is presented a high tracking accuracy without the wrong operating in rapidly changed insolation by the clouds and atmospheric condition. Therefore, this paper analyzes efficiency of PV system using SLA for more correct position tracking of solar. Also, controlled altitude angle and azimuth angle by applied algorithm is compared with data of korea astronomy observatory. And this paper analyzes the tracking error and proves the validity of applied algorithm.
Since the atmospheric clearness index is main factor for evaluating atmosphere environment, it is necessary to estimate its characteristics all over the major cities in Korea Peninsula. We have begun collecting clearness index data since 1982 at 16 different cities in South Korea and estimated using empirical forecasting models at 21 different stations over the North Korea from 1982 to 2006. This considerable effort has been made for constructing a standard value from measured data at each city. The new clearness data for global-dimming analysis will be extensively used by evaluating atmospheric environment as well as by solar PV application system designer or users. From the results, we can conclude that 1) Yearly mean 63.5 % of the atmospheric clearness index was evaluated for clear day all over the 37 cities in Korea Peninsula, 2) Clear day's atmospheric clearness index of spring and summer were 64.6 % and 64.8 %, and for fall and winter their values were 63.3 % and 61.3% respectively in Korea Peninsula.
One of the most important characteristic curves of a solar cell is its current density-voltage (J-V) curve under AM1.5G insolation. Solar cell can be considered as a semiconductor diode, so a diode equivalent model was used to estimate its parameters from the J-V curve by numerical simulation. Active layer plays an important role in operation of a solar cell. We investigated the effect thicknesses and defect densities (Nd) of the active layer on the J-V curve. When the active layer thickness was varied (for Nd = 8×1017 cm-3) from 800 nm to 100 nm, the reverse saturation current density (Jo) changed from 3.56×10-5 A/cm2 to 9.62×10-11 A/cm2 and its ideality factor (n) changed from 5.28 to 2.02. For a reduced defect density (Nd = 4×1015 cm-3), the n remained within 1.45≤n≤1.92 for the same thickness range. A small increase in shunt resistance and almost no change in series resistance were observed in these cells. The low reverse saturation current density (Jo = 9.62×10-11 A/cm2) and diode ideality factor (n = 2.02 or 1.45) were observed for amorphous silicon based solar cell with 100 nm thick active layer.
Insolation is an major indicator variable that can serve as an energy source in earth system. It is important to monitor insolation content using remote sensing to evaluate the potential of solar energy. In this study, we performed sensitivity analysis of observed frequency on daily composite insolation over the Korean peninsula. We estimated INS through the channel data of Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) and Cloud Mask which have temporal resolution of 1 and 3 hours. We performed Hemispherical Integration by spatial resolution for meaning whole sky. And we performed daily composite insolation. And then we compared the accuracy of estimated COMS insolation data with pyranometer data from 37 points. As a result, there was no great sensitivity in the daily composite INS by observed frequency of satellite that accuracy of the calculated insolation at 1 hour interval was $28.6401W/m^2$ and 3 hours interval was $30.4960W/m^2$. However, there was a great difference in the space distribution of two other INS data by observed frequency of clouds. So, we performed sensitivity analysis with observed frequency of clouds and distinction between the two other INS data. Consequently, there was showed sensitivity up to $19.4392W/m^2$.
Baek, Namchoon;Han, Seunghyun;Lee, Wang Je;Shin, Ucheul
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.27
no.11
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pp.581-586
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2015
In this study, an analysis was performed on the performance of the solar water heating system with geo-thermal heat pump for a detached house. This system has a flat plate solar collector ($8\;m^2$) and a 3 RT heat pump. The heat pump acts as an auxiliary heater of the solar water heating system. These systems were installed at four individual houses with the same area of $100\;m^2$. The monitoring results for one year are as follows. (1) The average daily operating time of the solar system appeared to be 313 minutes in spring (intermediate season), and 135 minutes and 76 minutes in winter and summer respectively. The reason for the short operating time in summer is the high storage temperature due to low water heating load. The high storage temperature is caused by a decrease in collecting efficiency as well as by overheating. (2) The geothermal heat pump as an auxiliary heater mainly operates on days of poor insolation during the winter season. (3) Despite controlling for total house area, hot water consumption varies greatly according to the number of people in the family, hot water usage habits, etc. (4) The yearly solar fraction was 69.8 to 91.5 percent, which exceeds the maximum value of 80% as recommended by ASHRAE. So the solar collector area of $8\;m^2$ appeared to be somewhat greater for the house with an area of $100\;m^2$. (5) The observed annual efficiency of solar systems was relatively low at 13.5 to 23.6%, which was analyzed to be due to the decrease in thermal efficiency and the overheating caused by a high solar fraction.
This study designs and tests a photovoltaic system with distributed maximum power point tracking (DMPPT) methodology using a field programmable gate array (FPGA) controller. Each solar panel in the distributed PV system is equipped with a newly designed DC/DC converter and the panel's voltage output is regulated by a FPGA controller using PI control. Power from each solar panel on the system is optimized by another controller where the quadratic maximization MPPT algorithm is used to ensure the panel's output power is always maximized. Experiments are carried out at atmospheric insolation with partial shading conditions using 4 amorphous silicon thin film solar panels of 2 different grades fabricated by Chi-Mei Energy. It is found that distributed MPPT requires only 100ms to find the maximum power point of the system. Compared with the traditional centralized PV (CPV) system, the distributed PV (DPV) system harvests more than 4% of solar energy in atmospheric weather condition, and 22% in average under 19% partial shading of one solar panel in the system. Test results for a 1.84 kW rated system composed by 8 poly-Si PV panels using another DC/DC converter design also confirm that the proposed system can be easily implemented into a larger PV power system. Additionally, the use of NI sbRIO-9642 FPGA-based controller is capable of controlling over 16 sets of PV modules, and a number of controllers can cooperate via the network if needed.
Park, Jeonghwan;Song, Soobin;Seo, Sang Young;Jeon, Sook Lye
Journal of Sensor Science and Technology
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v.31
no.3
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pp.180-186
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2022
Photosynthetically active radiation flux density (PPFD) and daily light integral (DLI) values related to plant photosynthesis were obtained using the sunlight time and insolation data points in the agricultural weather sensor data for Jinan-gun, Jeollabuk-do, Korea from 2016 to 2020. The objective was to optimize the photo-environmental conditions for cultivating ginseng. The range of average monthly sunshine duration was 395.5-664.1 min, with the longest duration observed in June. The range of average annual accumulated daily insolation was 11.98-17.65 MJ·m-2. The range of average daily external DLI calculated from the insolation and solar time data was 22.3-36.1 mol·m-2·d-1, and the annual cumulative DLI was 8,156-13,175 mol·m-2·d-1. Both the insolation and DLI values were the highest in 2016 and lowest in 2020. Based on the PPFD required for ginseng growth (111-185 µmol·m-2·s-1), the monthly average daily DLI and monthly cumulative DLI were 3.51-5.87 and 82-228 mol·m-2·d-1, respectively. The range of five-year average value for the external monthly cumulative DLI was 298-1,459 mol·m-2·d-1, and the monthly cumulative DLI values when a black double shading film and blue-white shading film were applied were 101-496 and 36-175 mol·m-2·d-1, respectively. A comparative analysis of DLI values indicated that shading was required to ginseng growth throughout the year under natural light. When the black double shading film was used, shading was required from March to October. When the blue-white shading film was applied from April to August, (i.e., the period with active ginseng growth) the appropriate DLI for ginseng growth could be continuously maintained. Regional weather differences due to climate change are gradually increasing, and even in one region, monthly and cumulative DLI values are different every year. Therefore, in order to implement a precise agricultural environment for ginseng cultivation, precise analysis and continuous research using agricultural weather sensor big data is required.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.28
no.6
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pp.91-98
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2023
The amount of power generation of a solar plant has a high correlation with weather conditions, geographical conditions, and the installation conditions of solar panels. Previous studies have found the elements which impacts the amount of power generation. Some of them found the optimal conditions for solar panels to generate the maximum amount of power. Considering the realistic constraints when installing a solar power plant, it is very difficult to satisfy the conditions for the maximum power generation. Therefore, it is necessary to know how sensitive the solar power generation amount is to factors affecting the power generation amount, so that plant owners can predict the amount of solar power generation when examining the installation of a solar power plant. In this study, we propose a polynomial regression analysis method to analyze the relationship between solar power plant's power generation and related factors such as weather, location, and installation conditions. Analysis data were collected from 10 solar power plants installed and operated in Daegu and Gyeongbuk. As a result of the analysis, it was found that the amount of power generation was affected by panel type, amount of insolation and shade. In addition, the power generation was affected by interaction of the installation angle and direction of the panel.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.23
no.4
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pp.283-294
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2021
Solar radiation is an important meteorological factor in the agricultural sector. The ground exposed to sunlight is highly influenced by the surrounding terrains especially in South Korea where the topology is complex. The solar radiation on an inclined surface is estimated using a solar irradiance correction factor for the slope of the terrain along with the solar radiation on a horizontal surface. However, such an estimation method assumes that there is no barrier in surroundings, which blocks sunlight from the sky. This would result in errors in estimation of solar radiation because the effect of shading caused by the surrounding terrain has not been taken into account sufficiently. In this study, the shading effect was simulated to obtain the brightness value (BV), which was used as a correction factor. The shaded relief images, which were generated using a 30m-resolution digital elevation model (DEM), were used to derive the BVs. These images were also prepared using the position of the sun and the relief of the terrain as inputs. The gridded data where the variation of direct solar radiation was quantified as brightness were obtained. The value of cells in the gridded data ranged from 0 (the darkest value) to 255 (the brightest value). The BV analysis was performed using meteorological observation data at 22 stations installed in study area. The observed insolation was compared with the BV of each point under clear and cloudless condition. It was found that brightness values were significantly correlated with the solar radiation, which confirmed that shading due to terrain could explain the variation in direct solar radiation. Further studies are needed to accurately estimate detailed solar radiation using shaded relief images and brightness values.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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