Due to global environmental regulations and policies with rapid advancement of renewable energy technologies, the development type of renewable energy sources (RES) in power systems is expanding from small-scale distributed generation to large-scale grid-connected systems. In the near future, it is expected that RES achieves grid parity which means the equilibrium point where the power cost of RES is equal to the power costs of conventional generators. However, although RES would achieve the grid parity, the cost related with development of large-scale RES is still a big burden. Furthermore, it is hard to determine a suitable capacity of RES because of their output characteristics affected by locations and weather effects. Therefore, to determine an optimal capacity for RES becomes an important decision-making problem. This study proposes a method for determining an optimal installed capacity of RES from the business viewpoint of an independent power plant (IPP). In order to verify the proposed method, we have performed case studies on real power system in Incheon and Shiheung areas, South Korea.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.10
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pp.1393-1398
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2012
Due to environmental regulation and technical improvements, renewable energy sources (RES) are increasingly penetrated and operated in power systems. Clean energy technologies have become cost-competitive with conventional power systems, and in the near future, the generation cost of RES is expected to approach grid parity. In this situation, it should be considered an extraordinarily important issue to be maximized resulting in utilization of RES as well as to develop technologies for efficiency improvement of RES. Therefore, in this paper, the method for determining an optimal installed capacity and interconnected location of RES is proposed in order to minimize the cost of energy not supplied, which can contribute to improve distribution reliability.
At the moment, with an interest in renewable energy sources (RES) that continue to grow its penetration will be expected to considerably increase in the future power system. However, this penetration of RES leads to new challenges to be solved in electric power systems. In this paper, optimal configuration of renewable energy resources and operation strategy is presented. By using this methodology for allocation of the optimal sizes and types, system operational efficiency and stability of the microgrid will be maximized.
This paper proposes a new control technique of energy storage system (ESS) for smoothing the active power of renewable energy sources (RES) such as photovoltaic and wind turbine generation. As the penetration of RES into grid increases, it is difficult to maintain the permissible level of power quality, that is, voltage and frequency fluctuation in power systems. To solve this problem, ESS control methods using low pass filter (LPF) have been proposed for mitigating the fluctuation of RES output. However, those have a lot of drawbacks which need to be supplemented. Hence, this paper presents the improved active power control with additional reactive power control for maintaining power quality properly. The proposed method minimizes the capacity of ESS to be required for smoothing RES output fluctuation through mitigation of phase delay problem in LPF. In addition, the voltage regulation improves by using additional reactive power control. The proposed method was verified through simulation analysis using PSCAD/EMTDC.
A well designed hybrid power system (HPS) can deliver electrical energy in a cost effective way. In this paper, model for HPS consisting of photo voltaic (PV) module and wind mill as renewable energy sources (RES) and solar lead acid battery as storage device connected to unidirectional grid is developed for peak demand reduction. Life time energy cost of the system is evaluated. One year hourly site condition and load pattern are taken into account for analysing the HPS. The optimal HPS is determined for least life time energy cost subject to the constraints like state of charge of the battery bank, dump load, renewable energy (RE) generation etc. Optimal solutions are also found out individually for PV module and wind mill. These three systems are compared to find out the most feasible combination. The results show that the HPS can deliver energy in an acceptable cost with reduced peak consumption from the grid. The proposed optimization algorithm is suitable for determining optimal HPS for desired location and load with least energy cost.
Kim, Wook-Won;Lee, Nam-Hyung;Lee, Yun-Sung;Shin, Je-Seok;Kim, Jin-O
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2012.03a
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pp.529-533
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2012
By introducing RPS(Renewable Portfolio Standard) for reduction of greenhouse gas, Renewable energy sources have becoming widespread gradually. However, Renewable energy sources, such as wind power and PV are difficult to control the output and they have intermittent characteristics of the output. These characteristics would cause some problems when it is connected in the power system. In order to solve these problems, Energy Storage Systems(ESS) are considered to use. Although there are many different storage devices, the utilization of Secondary Battery is the one of the best ways to stabilize an output fluctuation of RES because of its fast responsibility. For that reason, it would better fit a large-capacity of Secondary battery for stabilization. However, batteries cannot be installed with a large capacity blindly because of its expensive cost. So to select proper capacity of the battery is an important consideration. This paper presented a methodology for the optimal capacity and operation of ESS in microgrids.
The increasing penetration of renewable energy based distributed generation(DG) sources in low-voltage grid feeders has been receiving increased attention. High penetration of renewable energy generation in a distribution system can cause power quality and efficiency problem. In this paper, the operating plan for ESS and the efficiency analysis on RES(Renewable energy source) concentrated distribution system.
Voltage and frequency stability issues occur in existing centralized power system due to the high penetration of renewable energy sources, which decrease grid absorptive capacity of them. The grid-connected inverter that mimics synchronous generator characteristics with inertia characteristic is beneficial to electric power system stability. This paper proposed a novel three-phase four-wire grid-connected inverter with an independent neutral line module that mimics synchronous generators. A mathematical model of the synchronous generator and operation principles of the synchronverter are introduced. The main circuit and control parameters design procedures are also provided in detail. A 10 kW prototype is built and tested for further verification. The primary frequency modulation and primary voltage regulation characteristics of the synchronous generator are emulated and automatically adjusted by the proposed circuit, which helps to supports the grid.
This study aims to propose a new optimization-based approach for design and analysis of the stand-alone hybrid energy supply system using renewable energy sources (RES). In the energy supply system, we include multiple energy production technologies such as Photovoltaics (PV), Wind turbine, and fossil-fuel-based AC generator along with different types of energy storage and conversion technologies such as battery and inverter. We then select six different regions of Korea to represent various characteristics of different RES potentials and demand profiles. We finally designed and analyzed the optimal RES stand-alone energy supply system in the selected regions using multiobjective optimization (MOOP) technique, which includes two objective functions: the minimum cost and the minimum $CO_2$ emission. In addition, we discussed the feasibility and expecting benefits of the systems by comparing to conventional systems of Korea. As a result, the region of the highest RES potential showed the possibility to remarkably reduce $CO_2$ emissions compared to the conventional system. Besides, the levelized cost of electricity (LCOE) of the RES-based energy system is identified to be slightly higher than conventional energy system: 0.35 and 0.46 $/kWh, respectively. However, the total life-cycle emission of $CO_2$ ($LCE_{CO2}$) can be reduced up to 470 g$CO_2$/kWh from 490 g$CO_2$/kWh of the conventional systems.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.11
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pp.57-68
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2013
The market for distributed power generation based on renewable energy is increasing, particularly for standalone mini-grid applications in developing countries with limited energy resources. Stand-alone power systems (SAPS) are of special interest combined with renewable energy design in areas not connected to the electric grid. Traditionally, such systems have been powered by diesel engine generator sets (DEGS), but also hybrid systems with photovoltaic and/or wind energy conversion systems (WECS) are becoming quite common nowadays. Hybrid energy systems can now be used to generate energy consumed in remote areas and stand-alone microgrids. This paper describes the design, simulation and feasibility study of a hybrid energy system for a stand-alone power system. A simulated model is developed to investigate the design and performance of stand-alone hydrogen renewable energy systems. The analysis presented here is based on transient system simulation program (TRNSYS) with realistic ventilation load of a large store. Design of a hybrid energy system is site specific and depends on the resources available and the load demand.
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