A microbial fuel cell (MFC) is a bio-electrochemical device that converts chemical energy in the chemical bonds in organic compounds to electrical energy through catalytic reactions of microorganisms under anaerobic conditions. Power density and Coulombic efficiency are significantly affected by the types of microbe in the anodic chamber of an MFC, configurations of the system and operating conditions. The achievable power output from MFC increased remarkably by modifying their designs such as the optimization of MFC configurations, the physical and chemical operating conditions, and the choice of biocatalysts. This article presents a critical review on the recent advances made in MFC research with the emphasis on MFC configurations, optimization of important operating parameters, performances and future applications of MFC.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.7
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pp.809-815
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2018
Distributed generations (DGs) using renewable energy resources in power systems have been widely integrated, and many of these DGs have intermittency. DGs can significantly affect the overall voltage profile of the system through the reactive power control for a voltage support. Therefore, in the planning stage of the optimal operation and dispatch of voltage regulation devices, DGs' hosting capacity with the reactive power control scheme should be considered. In this paper, we model the IEEE 34-bus test feeder, including all essential equipment. An optimization method is utilized to determine the optimal siting and operation of the voltage regulation devices in the presence of DGs with reactive power control scheme. Finally, we compare the optimal results of the each case to analyze the relationship among the hosting capacity of the DGs and voltage regulation devices operation.
Kim, Gun-Hoe;Lee, Jae-Heon;Moon, Seung-Jae;Chang, Taek-Soon
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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2008.03b
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pp.381-384
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2008
This paper presents an operational technique to maximize profit of a cogeneration power plant. To minimize errors in a loss and gain analysis of a cogeneration power plant, the energy sale profit in the cost-based-pool electric power trade market, the heat sale profit, and the supplementary fund profit for electric power industry are taken into consideration. The objective is to optimize the heat-electric power ratio to maximize profit of a cogeneration power plant. Furthermore, the constrained bidding technique to optimize heat-electric power ratiocan be obtained. Profits from of a cogeneration power plant are composed of three categories, such as the energy sale profit in the cost-based-pool electric power trade market, the heat sale profit, and the supplementary fund profit for electric power industry. Profits of a cogeneration power plant are varied enormously by the operation modes. The profits are mainly determined by the amount of constrained heat generation in each trading time. And the three profit categories arecoupled tightly via the heat-electric power ratio. The result of this case study can be used as a reference to a cogeneration power plant under the power trading system considered in this case.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.15
no.6
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pp.257-266
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2015
There is no polynomial-time algorithm that can be obtain the optimal solution for economic load dispatch problem with non-convex fuel cost functions. Therefore, electrical field uses quadratic fuel cost function unavoidably. This paper proposes a valve-point optimization (VPO) algorithm for economic load dispatch problem with non-convex fuel cost functions. This algorithm sets the initial values to maximum powers $P_i{\leftarrow}P_i^{max}$ for each generator. It then reduces the generation power of generator i with an average power cost of $_{max}\bar{c}_i$ to a valve point power $P_{ik}$. The proposed algorithm has been found to perform better than the extant heuristic methods when applied to 13 and 40-generator benchmark data. This paper consequently proves that the optimal solution to economic load dispatch problem with non-convex fuel cost functions converges to the valve-point power of each generator.
This paper presents a technique that can obtain an optimal solution for the Security-Constrained Economic Dispatch (SCED) problems using the Interior Point Method (IPM) while taking into account of the power flow constraints. The SCED equations are formulated by using only the real power flow equations from the optimal power flow. Then an algorithm is presented that can linearize the SCED equations based on the relationships among generation real power outputs, loads, and transmission losses to obtain the optimal solutions by applying the linear programming (LP) technique. Finally, the application of the Primal Interior Point Method (PIPM) for solving the optimization problem based on the proposed linearized objective function is presented. The results are compared with the Simplex Method and the Promising results ard obtained.
Optimal preparation guidelines of a cathode catalyst layer by non-precious metal catalysts were evaluated based on electrochemical performance in single-chamber microbial fuel cells (MFCs). Experiments for catalyst loading rate revealed that iron(II) phthalocyanine (FePc) can be a promising alternative, comparable to platinum (Pt) and cobalt tetramethoxyphenylporphyrin (CoTMPP), including effects of substrate concentration. Results showed that using an optimal FePc loading of $1mg/cm^2$ was equivalent to a Pt loading of $0.35mg/cm^2$ on the basis of maximum power density. Given higher loading rates or substrate concentrations, FePc proved to be a better alternative for Pt than CoTMPP. Under the optimal loading rate, it was further revealed that 40 wt% of FePc to carbon support allowed for the best power generation. These results suggest that proper control of the non-precious metal catalyst layer and substrate concentration are highly interrelated, and reveal how those combinations promote the economic power generation of single-chamber MFCs.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.51
no.8
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pp.398-402
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2002
The ELD computation has been based upon the so-called B-coefficient which uses a quadratic approximation of system loss as a function of generation output. Direct derivation of system loss sensitivity based on the Jacobian-based method was developed in early 1970s', which could eliminate the dependence upon the approximate loss formula. However, both the B-coefficient and the Jacobian-based method require a complicated Procedure for calculating the system loss sensitivity included in the constraints of the optimization problem. In this paper, an ELD formulation in which only the bus power equations are defined as the constraints has been introduced. Derivation of the partial derivatives of the system loss with respect to the generator output and calculation of the penalty factors for individual generators are not required anymore in proposed method. A comprehensive solution procedure including calculation of the Jacobians and Hessians of the formulation has been presented in detail. Proposed ELD formulation has been tested on a sample system and the simulation indicated a satisfactory result.
Park, Soyoung;Heo, Gyunyoung;Yoo, YeonJae;Lee, SangIL
Journal of Energy Engineering
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v.25
no.4
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pp.85-92
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2016
Since the power density of the VHTR(Very High Temperature Reactor) is lower, there is less possibility of core melt. VHTR has no risk of explosion caused by hydrogen generation when the loss of coolant accident occurs, which is another advantage. Along with safety benefit, it can be used as a process heat supplier near demand facilities because coolant temperature is very high enough to be used for industrial purpose. In this paper, we designed the primary system using VHTR and the secondary system providing electricity and process heat. Based on that 350 MW thermal reactor proposed by NGNP(Next Generation Nuclear Part), we developed conceptual model that the IHX(Intermediate Heat Exchanger) loop transports 300 MW thermal energy to the secondary system. In addition, we analyzed thermodynamic behavior and performed the efficiency analysis and optimization study depending on major parameters.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.1
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pp.40-45
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2014
This paper suggests the optimal generation dispatch algorithm for ensuring voltage stability margin considering high wind energy injection. Generally, with wind generation being installed into the power system, we would have to consider several factors such as the voltage stability margin because wind turbine generators are mostly induction machines. If the proportion of wind generation increases in the power system increases this would affect the overall stability of the system including the voltage stability. This paper considers a specific system that is composed of two areas: area 1 and area 2. It is assumed that generation cost in area 1 is relatively higher than that in area 2. From an economic point of view generation in area 1 should be decreased, however, in the stability point of view the generation in area 2 should be decreased. Since the power system is a nonlinear system, it is very difficult to find the optimal solution and the genetic algorithm is adopted to solve the objective function that is composed of a cost function and a function concerned with voltage stability constraints. For the simulations, the New England system was selected. The algorithm is implemented and Python 2.5.
Stability aspects have often been incorporated in the dispatch/pricing procedure using trial and error methods, or approximated in the dispatch optimization directly as a set of linear constraints on generation/transmission. This paper presents introduction of PSS/OPF and voltage instability analysis using the program. Additional advantages offered by FSS/OPF are easier procedures, less computation and avoidance of engineering judgement in identifying the amount of shunt requrement at the candidate buses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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