In this paper, the virtual power grid of Jeju in 2020 is modelled including not only VSC HVDC(Voltage Source Current-High Voltage Direct Current) but also wind power generators as 200MW for onshore and 500MW for offshore by PSCAD/EMTDC. Each active power and reactive power are able to controlled by the VSC HVDC. In addition, to verify the characteristic of the modeling VSC HVDC, those wind power generators are cut off from the grid. The result show that the modeling power grid of Jeju become stabilized after 0.1second from failure.
The introduction of renewable energy sources into the AC grid can change and weaken the strength of the grid, which will in turn affect the stability and robustness of the doubly-fed induction generator (DFIG) wind farm. When integrated with weak grids, the DFIG wind turbine with vector power control often suffers from poor performance and robustness, while the DFIG wind turbine with synchronized control provides better stability. This paper investigates the critical short circuit ratios of DFIG wind turbine with vector power control and synchronized control, to analyze the stability boundary of the DFIG wind turbine. Frequency domain methods based on sensitivity and complementary sensitivity of transfer matrix are used to investigate the stability boundary conditions. The critical capacity of DFIG wind farm with conventional vector power control at a certain point of common coupling (PCC) is obtained and is further increased by employing synchronized control properly. The stability boundary is validated by electromagnetic transient simulation of an offshore wind farm connected to a real regional grid.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.65-76
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2024
With the recent activation of the offshore wind power industry, there has been a development of power plants with a scale exceeding 400MW, comparable to traditional thermal power plants. Renewable energy, characterized by intermittency depending on the energy source, is a prominent feature of modern renewable power generation facilities, which are structured based on controllable inverter technology. As the integration of renewable energy sources into the grid expands, the grid codes for power system connection are progressively becoming more defined, leading to active discussions and evaluations in this area. In this paper, we propose a method for selecting optimal reactive power compensation capacity when multiple offshore wind farms are integrated and connected through a shared interconnection facility to comply with grid codes. Based on the requirements of the grid code, we analyze the reactive power compensation and excessive stability of the 400MW wind power generation site under development in the southwest sea of Jeonbuk. This analysis involves constructing a generation site database using PSS/E (Power System Simulation for Engineering), incorporating turbine layouts and cable data. The study calculates reactive power due to charging current in internal and external network cables and determines the reactive power compensation capacity at the interconnection point. Additionally, static and dynamic stability assessments are conducted by integrating with the power system database.
The costs of installation, loss, and energy not supplied energy for submarine cable of offshore wind power plant (OWPP) are very high because the level of technology is still in the early stage as well as because of the marine environments. Therefore, reducing the total costs of a grid network for OWPPs is very important for financial feasibility. In particular, it is needed to minimize the project cost for optimizing the grid design and offshore substation location of a OWPP. The suggested method can reduce the total system cost and make it lower compared with existing methods.
Iov Florin;Hansen Anca Daniela;Jauch Clemens;Sorensen Poul;Blaabjerg Frede
Journal of Power Electronics
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v.5
no.2
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pp.83-98
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2005
As wind turbine technology and control has advanced over the last decade, this has led to a high penetration of wind turbines into the power system. Whether it be for a large wind turbine or an offshore wind farm with hundreds of MW power capacity, the electrical system has become more and more important in controlling the interaction between the mechanical system of the wind turbine and the main power system. The presence of power electronics in wind turbines improves their controllability with respect not only to its mechanical loads but also to its power quality. This paper presents an overview of a developed simulation platform for the modeling, design and optimization of wind turbines. The ability to simulate the dynamic behavior of wind turbines and the wind turbine grid interaction using four simulation tools (Matlab, Saber, DIgSILENT and HAWC) is investigated, improved and extended.
In recent years, floating offshore wind turbines have attracted more attention as a new renewable energy resource while bottom-fixed offshore wind turbines reach their limit of water depth. Various projects have been proposed with the rapid increase in installed floating wind power capacity, but the economic aspect remains as a biggest issue. To figure out sensible approaches for saving costs, a comparison analysis of the levelized cost of electricity (LCOE) between floating and bottom-fixed offshore wind turbines was carried out. The LCOE was reviewed from a social perspective and a cost breakdown and a literature review analysis were used to itemize the costs into its various components in each level of power plant and system integration. The results show that the highest proportion in capital expenditure of a floating offshore wind turbine results in the substructure part, which is the main difference from a bottom-fixed wind turbine. A floating offshore wind turbine was found to have several advantages over a bottom-fixed wind turbine. Although a similarity in operation and maintenance cost structure is revealed, a floating wind turbine still has the benefit of being able to be maintained at a seaport. After emphasizing the cost-reduction advantages of a floating wind turbine, its LCOE outlook is provided to give a brief overview in the following years. Finally, some estimated cost drivers, such as economics of scale, wind turbine rating, a floater with mooring system, and grid connection cost, are outlined as proposals for floating wind LCOE reduction.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.3
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pp.399-404
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2015
This paper presents the DC voltage control method in DC link of High Voltage Direct Current(HVDC) for an offshore wind farm in Low Voltage Ride Through(LVRT) situation. Wind generators in an offshore wind farm are connected to onshore network via HVDC transmission. Due to LVRT control of grid side inverter in HVDC, power imbalancing in DC link is generated and this consequentially causes rising of DC voltage. A de-loading scheme is one of the method to protect the wind power system DC link capacitors from over voltage. But the flaw of this method is slow control response time and that it needs long recovery time to pre-fault condition after fault clear. Thus, this paper proposes improved de-loading method and we analyze control performance for DC voltage in LVRT control of HVDC for an offshore wind farm.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.53-64
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2024
The Yeongnam southeastern region, with Ulsan as its focal point, is planning large-scale floating offshore wind power projects. Additionally, due to the establishment of new nuclear power plants and the extension of existing ones, there is a demand for the expansion of the power grid. The government has announced plans to establish a new power grid for this region as part of the 10th power supply plan. However, there are anticipated challenges in the actual construction phase, primarily because of the presence of national parks and cultural heritage protection zones near Gyeongju. As a result, this study presents an alternative approach that minimizes the creation of new power lines by utilizing existing ones. Using the Power System Simulator for Engineers (PSS/E), an analysis of transient stability was conducted and demonstrated its feasibility.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.5
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pp.750-756
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2017
This paper presents a method for DC voltage control of HVDC system connection of offshore wind farms. In the event of fault in AC grid, HVDC system need to meet LVRT regulations. When HVDC system meet LVRT regulation, unbalance is caused between power input and power output for DC link. Therefore, LVRT regulation lead to DC voltage increase of HVDC system. To control the DC voltage increase, the chopper resistor can be suggested. In this paper, DC voltage suppression is proposed using chopper resistor and de-loading. The effectiveness of the chopper resistor was verified using PSCAD/EMTDC.
This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$ which is a trade mark of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$ has been designed in consideration of high RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability) and cost effectiveness for the TC Ia condition in GL guideline. An integrated drive train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in part load operation, and grid friendliness use of 50 Hz and 60 Hz grid. A pitch regulated variable speed power control with individual pitch system has been introduced to regulate rotor torque while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. An individual pitch control system has been introduced to reduce fatigue loads of blade and system. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements. And internal maintenance crane in nacelle has been developed. As a result, the maintenance cost was dramatically reduced and maintenance convenience also enhanced in offshore condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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