Despite the advantages of energy arbitrage using energy storage systems (ESSs), the high cost of ESSs has not attracted storage owners for the arbitrage. However, as the costs of ESS have decreased and the price volatility of the electricity market has increased, many studies have been conducted on energy arbitrage using ESSs. In this study, the existing two-period model is modified in consideration of the ESS cost and risk-free contracts. Optimal investment strategies that maximize the sum of external effects caused by price changes and arbitrage profits are formulated by market participants. The optimal amounts of ESS investment for three types of investors in three different market structures are determined with game theory, and strategies in the form of the mixed-complementarity problem are solved by using the PATH solver of GAMS. Results show that when all market participants can participate in investment simultaneously, only customers invest in ESSs, which means that customers can obtain market power by operating their ESSs. Attracting other types of ESS investors, such as merchant storage owners and producers, to mitigate market power can be achieved by increasing risk-free contracts.
In this paper, an approach to extend the life of lead-acid batteries through the elimination of sulfation with "rest time" using the pulse current of a conventional DPV (Differential Pulse Voltammetry) method is discussed. A new rest time without "0" current in "saw-tooth" pattern pulses is proposed to overcome the "0" current (blackout period), which is a shortcoming of DPV. This will enable the proposed method to be used in the loaded state. In the proposed approach, ESSs (Energy Storage Systems) were discharged for 5 h twice per day for 6 months on weekdays. To observe the changes in the lifespan of the systems, for the same period, the changes in the impedances of lead-acid batteries which were being charged e without charging and discharging were measure and compared. This study is focused on determining the effectiveness of lead-acid batteries as ESSs.
The use of energy storage systems (ESSs) has become a feasible solution to solve the wind power intermittency issue. However, the use of ESSs increases the system cost significantly. In this paper, an optimal power flow control scheme to minimize the ESS capacity is proposed by using the zero-phase delay low-pass filter which can eliminate the phase delay between the dispatch power and the wind power. In addition, the filter time constant is optimized at the beginning of each dispatching interval to ensure the fluctuation mitigation requirement imposed by the grid code with a minimal ESS capacity. And also, a short-term power dispatch control algorithm is developed suitable for the proposed power dispatch based on the zero-phase delay low-pass filter with the predetermined ESS capacity. In order to verify the effectiveness of the proposed power management approach, case studies are carried out by using a 3-MW wind turbine with real wind speed data measured on Jeju Island.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.1
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pp.11-25
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2024
Lithium-ion batteries (LIBs) have attracted great attention as the common power source in energy storage fields of large-scale applications such as electrical vehicles (EVs), industries, power plants, and grid-scale energy storage systems (ESSs). Insertion, alloying, and conversion reactions are the main electrochemical energy storage mechanisms in LIBs, which determine their electrochemical properties and performances. The electrochemical reaction mechanisms are determined by several factors including crystal structure, components, and composition of electrode materials. This article reviews a new strategy to compensate for the intrinsic shortcomings of each reaction mechanism by introducing the material systems to form a single compound with different types of reaction mechanisms and to allow the simultaneous hybrid electrochemical reaction of two different mechanisms in a single solid solution phase.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.6
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pp.820-827
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2014
Since a microgrid has renewable energy sources, imbalance between power supply and power demand occurs in the islanded mode. In order to solve the imbalance, several energy storage systems (ESSs) such as bettary energy storage system (BESS), EDLC (electric double layer capacitor), flywheel, and SMES (superconducting magnetic energy storage) are generally used. Especially, their electrical characteristics are different. For efficient use of them, a coordinated control scheme is required. In this paper, a coordinated control scheme for using a Lead-acid BESS, a Lithium BESS, and a EDLC is designed to efficient frequency control for a microgrid in the islanded mode. The coordinated frequency control strategy is designed based on their electrical characteristics. The feasibility of the proposed coordinated frequency control strategy is verified through the simulation.
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.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.29
no.6
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pp.63-69
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2015
Energy Storage Systems (ESSs) are essential in the future power systems because they can improve power usage efficiency. In this paper, we propose the countermeasure for improving the power quality using coordinated control of BESS(Battery Energy Storage System) on EV connected system. To verify the performance of proposed scheme, we simulate on the actual power system of KEPCO and compare the results of voltage variation, frequency variation, and load factor with those of uncoordinated control. From the simulation results, we confirm that frequency and voltage deviation are significantly reduced with proposed coordinated control of BESS.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.7
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pp.1125-1129
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2015
Increasing peak load is one of the major concerns about operation of urban railroad systems. Since ESSs (Energy Storage Systems) have a great potential for shaving the peak load, there has been a growing interest in the use of ESS for peak load reduction. Also, ESS can be optimally scheduled to minimize the electricity purchasing cost under a given ToU (Time-of-Use) tariff by taking advantage of electricity price difference between peak and off-peak time. This paper presents a Mixed Integer Programming (MIP)-based ESS scheduling method to minimize the electricity purchasing cost under a ToU tariff for an urban railroad system.
Modern society is making numerous efforts to reduce reliance on carbon-based energy systems. A notable solution in this transition is the adoption of lithium-ion batteries (LIBs) as potent energy sources, owing to their high energy and power densities. Driven by growing environmental challenges, the application scope of LIBs has expanded from their initial prevalence in portable electronic devices to include electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESSs). Accordingly, LIBs must exhibit long-lasting cyclability and high energy storage capacities to facilitate prolonged device usage, thereby offering a potential alternative to conventional sources like fossil fuels. Enhancing the durability of LIBs hinges on a comprehensive understanding of the reasons behind their performance decline. Therefore, comprehending the degradation mechanism, which includes detrimental chemical and mechanical phenomena in the components of LIBs, is an essential step in resolving cycle life issues. The LIB systems presently being commercialized and developed predominantly employ graphite anode and layered oxide cathode materials. A significant portion of the degradation process in LIB systems takes place during the electrochemical reactions involving these electrodes. In this review, we explore and organize the aging mechanisms of LIBs, especially those with graphite anodes and layered oxide cathodes.
The ultracapacitor module has recently been recast for use in hybrid energy storage systems (HESSs). As a result, accurate state-of-charge (SOC) estimation for an ultracapacitor module is as important as that of primary sources in order to be utilized efficiently in an energy storage system (ESS). However, while SOC estimation via the open-circuit voltage (OCV) method is generally used due to its linear characteristics compared with other ESSs, this method results in many errors in cases of highcurrent charging/discharging within a short time period. Accordingly, this paper introduces a dynamic SOC estimation algorithm that is capable of SOC compensation of an ultracapacitor module even when there is a current input and output. A cycle profile that simulates the operating conditions of a mild-HEV was applied to a vehicle simulator to verify the effectiveness of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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