In this paper, protective function evaluation was conducted to determine the performance and safety of a power conditioning system(PCS) for 1kW residential fuel cell system. It is essential to have a power quality, grid-connection and safety of PCS. Even though it is under 500ms by KGS-A410 standard, it is shown a rapid response time of 25ms from input under-voltage test. In terms of output over/under-voltage test, it is shown 29.15 and 79.4ms. Especially using anti-islanding test, it is shown all times under 100ms for combination cases of real and reactive power. We confirmed a rapid response characteristics and safety of PCS. The results of this evaluation are being used to develop a new test protocols of PCS.
Bae, SunHo;Kim, Hongrae;Park, Jung-Wook;Lee, Soo Hyoung
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.5
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pp.1805-1811
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2017
Recently, DC systems are considered as efficient electric power systems for renewable energy based clean power generators. This discloses several critical issues that are required to be considered before the installation of the DC systems. First of all, voltage/current switching stress, which is aggravated by large fault current, might damage DC circuit breakers. This problem can be simply solved by applying a superconducting fault current limiter (SFCL) as proposed in this study. It allows a simple use of insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) as a DC circuit breaker. To evaluate the proposed resistive type SFCL application to the DC circuit breaker, a DC distribution system is composed of the practical line impedances from the real distribution system in Do-gok area, Korea. Also, to reflect the distributed generation (DG) effects, several DC-to-DC converters are applied. The locations and sizes of the DGs are optimally selected according to the results of previous studies on DG optimization. The performance of the resistive type SFCL applied DC circuit breaker is verified by a time-domain simulation based case study using the power systems computer aided design/electromagnetic transients including DC (PSCAD/ EMTDC(R)).
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.3
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pp.465-470
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2011
Recently fault currents are increasing in a network. It is caused by increase in electric demand and high penetration of distributed generation with renewable energy sources. Moreover, distribution network has become more and more complex as mesh network to improve the distribution system reliability and increase the flexibility and agility of network operation. Accordingly, the fault current will exceed capacity of circuit breakers soon and all the various rational solutions to solve this problem are taken into account. Under these circumstances, superconducting fault current limiter(SFCL) is a new alternative in the viewpoint of technical and economic aspects. This study presents operation processes for a resistive-type of SFCL, and it proposes reliability model for the SFCL. When a SFCL is installed into a network, the contribution of decreased fault currents to failure for distribution equipments can be quantified. As a result, it is expected that a SFCL makes the reliability of adjacent equipments on existing network improve and these changes are analyzed. We propose a methodology to evaluate the reliability in the distribution network where a SFCL is installed considering a reliability model for resistive-type of SFCL and reliability changes for adjacent equipments which are proposed in this paper.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.3
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pp.157-161
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2020
High voltage gain converters are essential for distributed power generation systems with renewable energy sources, such as fuel cells and solar cells, because of their low voltage characteristics. This paper introduces a novel nonisolated DC-DC converter topology developed by combining an inverting buck-boost converter and voltage multipliers. In the proposed converter, the input voltage is connected in series with the output, and the majority of the input power is directly delivered to the load. The voltage multipliers are stacked in series to achieve high step-up voltage gain. The voltage stress across all of the switches and capacitors can be significantly reduced. As a result, the switches with low voltage ratings can be used to achieve high efficiency and low cost. To verify the validity of the proposed topology, a 360-W prototype converter is built to obtain the experimental results.
Harmonic current mitigation is vital in power distribution networks owing to the inflow of nonlinear loads, distributed generation, and renewable energy sources. The active power filter (APF) is the current electrical equipment that can dynamically compensate for harmonic distortion and eliminate asymmetrical loads. The compensation performance of an APF largely depends on the control strategy applied to the voltage source inverter (VSI). Model predictive control (MPC) has been demonstrated to be one of the effective control approaches to providing fast dynamic responses. This approach covers different types of power converters due to its several advantages, such as flexible control scheme and simple inclusion of nonlinearities and constraints within the controller design. In this study, a finite control set-MPC technique is proposed for the control of VSIs. Unlike conventional control methods, the proposed technique uses a discrete time model of the shunt APF to predict the future behavior of harmonic currents and determine the cost function so as to optimize current errors through the selection of appropriate switching states. The viability of this strategy in terms of harmonic mitigation is verified in MATLAB/Simulink. Experimental results show that MPC performs well in terms of reduced total harmonic distortion and is effective in APFs.
The use of high voltage gain converters is essential for the distributed power generation systems with renewable energy sources such as the fuel cells and solar cells due to their low voltage characteristics. In this paper, a high voltage gain topology combining cascode Inverting Buck-Boost converter and voltage multiplier structure is introduced. In proposed converter, the input voltage is connected in series at the output, the portion of input power is directly delivered to the load which results in continuous input current. In addition, the voltage multiplier stage stacked in proper manner is not only enhance high step-up voltage gain ratio but also significantly reduce the voltage stress across all semiconductor devices and capacitors. As a result, the high current-low voltage switches can be employed for higher efficiency and lower cost. In order to show the feasibility of the proposed topology, the operation principle is presented and the steady-state characteristic is analyzed in detail. A 380W-40/380V prototype converter was built to validate the effectiveness of proposed converter.
This paper performs a historical analysis on the various factors contributing to the current carbon lock-in of Korean electricity industry by using techo-institutional complex. The possibilities of the industry's carbon lock-out toward more sustainable development are also investigated. It turns out that market, firm, consumer, and government factors are all responsible for the development of the carbon lock-in of Korean power industry; the Korean government consistently favoring large power plants based on the economy of scale; below-cost electricity tariff; inflation policy to suppress increases in power price; rapid demand growth in summer and winter seasons; rigidities of electricity tariff; and expansion of gas-fired and imported coal-fired large power plants. On the other hand, except for nuclear power generation and smart grid, environment laws and new and renewable energy laws are the other remaining factors contributing to the carbon lock-out. Considering three key points that Korea is an export-oriented economy, the generation mix is the most critical factor to decide the amounts of carbon emission in the power industry, and the share of industry and commercial power consumption is over 85%, it is unlikely that Korea will achieve the carbon lock-out of power industry in the near future. Therefore, there are needs for more integrated approaches from market, firm, consumer, and government all together in order to achieve the carbon lock-out in the electricity industry. Firstly, from the market perspective, it is necessary to persue more active new and renewable energy penetration and to guarantee consumer choices by mitigating the incumbent's monopoly power as in the OECD countries. Secondly, from the firm perspective, the promotion of distributed energy system is urgent, which includes new and renewable resources and demand resources. Thirdly, from the consumer perspective, more green choices in the power tariff and customer awareness on the carbon lock-out are needed. Lastly, the government shall urgently improve power planning frameworks to include the various externalities that were not properly reflected in the past such as environmental and social conflict costs.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.2
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pp.228-231
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2015
In power system research fields, one of current key issues is the construction and commercialization of micro grid site which is called green island, carbon zero island, energy independent island, building micro grid, etc. and various affiliated technologies have been being vigorously developed to realize. In addition, various researches about electric vehicles (EVs) are in progress and it is expected to penetrate rapidly with the next a few years. Some new load models should be developed integrating with electric vehicle loads because the EVs' deployment could cause the change of load composition rate on power system planning and operations. EVs are also resources for micro grid as well as distributed generation and demand response so that various supply and demand side resources should be considered for micro grid researches. In this paper, the load composition rate of residential sectors is prospected considering the deployment of EVs and the resource configuration of micro grid is optimized based on net present cost. In the optimization, the load patten of case studies includes EV's charging characteristics and various cases are simulated comparing micro grid environment and normal condition. HOMER is used to compare various cases and economic effects.
GIAP, VAN-TIEN;LEE, YOUNG DUK;KIM, YOUNG SANG;AHN, KOOK YOUNG
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.30
no.1
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pp.21-28
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2019
Reversible solid oxide fuel cell (ReSOC) system was integrated with waste steam for electrical energy storage in distributed energy storage application. Waste steam was utilized as external heat in SOEC mode for higher hydrogen production efficiency. Three system configurations were analyzed to evaluate techno-economic performance. The first system is a simple configuration to minimize the cost of balance of plant. The second system is the more complicated configuration with heat recovery steam generator (HRSG). The third system is featured with HRSG and fuel recirculation by blower. Lumped models were used for system performance analyses. The ReSOC stack was characterized by applying area specific resistance value at fixed operating pressure and temperature. In economical assessment, the levelized costs of energy storage (LCOS) were calculated for three system configurations based on capital investment. The system lifetime was assumed 20 years with ReSOC stack replaced every 5 years, inflation rate of 2%, and capacity factor of 80%. The results showed that the exergy round-trip efficiency of system 1, 2, 3 were 47.9%, 48.8%, and 52.8% respectively. The high round-trip efficiency of third system compared to others is attributed to the remarkable reduction in steam requirement and hydrogen compression power owning to fuel recirculation. The result from economic calculation showed that the LCOS values of system 1, 2, 3 were 3.46 ¢/kWh, 3.43 ¢/kWh, and 3.14 ¢/kWh, respectively. Even though the systems 2 and 3 have expensive HRSG, they showed higher round-trip efficiencies and significant reduction in boiler and hydrogen compressor cost.
The importance of high capacity energy storage devices has recently emerged for stable power supply through renewable energy generation. From this point of view, the Na-air battery (NAB), which is a next-generation secondary battery, is receiving huge attention because it can realize a high capacity through abundant and inexpensive raw materials. In this study, activated carbon-based catalysts for hybrid type Na-air batteries were prepared and their characteristics were compared and analysed. In particular, from the viewpoint of resource recycling, activated carbon (Orange-C) was prepared using discarded orange peel, and performance was compared with Vulcan carbon, which is widely used. In addition, a Pt/C catalyst (homemade-Pt/C, HM-Pt/C) was synthesized using a modified polyol method to check whether the prepared activated carbon can be used as a supported catalyst, and a commercial Pt/C catalyst (Commercial Pt/C) and electrochemical performance were compared. The prepared Orange-C exhibited a typical H3 type BET isotherm, which is evidence that micropore and mesopore exist. In addition, in the case of HM-Pt/C, it was confirmed through TEM analysis that Pt particles were evenly distributed on the activated carbon supported catalyst. In particular, the HM-Pt/C-based NAB showed the smallest voltage gap (0.224V) and good voltage efficiency (92.34%) in the 1st galvanostatic charge-discharge test. In addition, the cycle performance test conducted for 20 cycles showed the most stable performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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