• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권4호
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• pp.1163-1170
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• 2014

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.

• 전기학회논문지
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• 제61권10호
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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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.255-256
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• 2015

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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.332-340
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• 2017

본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용하여 다양한 신재생에너지 자원 기반 통합 에너지 공급 시스템을 설계 및 평가 한다. 본 연구에서는 에너지 공급 시스템의 주요 구성요소로써 태양광 모듈, 풍력터빈 및 화석연료 기반 발전장치 등 에너지 생산 기술을 비롯하여 배터리와 인버터 등의 전력 에너지 저장 및 변환 장치 등도 포함한다. 특히, 6개의 한국 대표 지역을 선별하여 각 지역의 에너지 요구량 및 실제 신재생 에너지 자원 데이터를 기반으로 최적의 독립 통합 에너지 공급 시스템을 설계하였으며, 총 소요비용, 단위에너지비용 및 생애주기 이산화탄소 배출 분석 등, 다양한 지표를 이용하여 시스템의 경제성 및 환경성을 분석한다. 특히 다목적최적화 기법을 이용하여 최소 비용과 최소 이산화탄소 배출 등 두 목적함수를 동시에 만족하는 파레토 솔루션을 규명함으로써 신재생 자원 기반 독립 에너지 공급 시스템 설계의 가능성 및 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 신재생에너지 자원이 좋은 지역일수록 시스템 구축 비용 증가에 따른 이산화탄소 절감 효과가 높은 것으로 나타났다. 또한, 신재생에너지 자원 기반 에너지 공급 시스템의 전력 단가는 현재 기존 단가보다 평균 0.35~0.46 $/kWh높게 나타났으며, 이산화탄소 배출량의 경우 기존 배출량보다 470~490 g$CO_2$/kWh정도의 저감효과를 보임을 분석하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.470-478
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• 2016

화석연료 사용으로 인한 환경오염과 기후변화는 전 지구적인 환경 문제로 대두되고 있다. 또한 화석연료 고갈 및 경제적 취약성을 극복하기 위하여 태양광, 풍력 등 신재생에너지 자원 기반 에너지공급 시스템 구축이 많은 관심을 받고 있다. 이러한 신재생에너지 시스템은 자원의 낮은 공급안정성을 극복하기 위하여 다양한 자원을 이용한 독립 통합 에너지공급 시스템 설계 및 운전 전략이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 PV, Wind turbine, 화석연료 기반 발전 및 저장장치 등으로 구성된 독립 에너지공급 시스템을 설계하였다. 또한 최적화 모델을 이용하여 각 지역별 최적 전력생산 시스템의 구성요소를 규명하고 소요비용을 분석하였다. 제시된 모델 검증을 위하여 한국의 주거, 농업, 상업부문 등 주요 에너지수요 만족을 위한 설계문제를 해결하였다. 그 결과 주거부문의 경우 $0.37~$0.44/kWh, 농업부문의 경우 $0.15~$0.61/kWh, 상업부문의 경우 $0.12~$0.28/kWh의 단위전력 비용을 보였다.

• KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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• 제5B권4호
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• pp.382-391
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• 2005

Increasing of the nonlinear type power electronics equipment, power conditioning systems (PCS) have been researched and developed for many years in order to compensate for harmonic disturbances and reactive power. PCS's not only improve harmonic current and power factor in the ac grid line but also achieves energy saving used by the renewable energy source (RES). In this paper, the implementation of a current controlled voltage source inverter (CCVSI) using RES for PCS is presented. The basic principle and control algorithm is theoretically analyzed and the design methodology of the system is discussed. The proposed system could achieve power quality control (PQC) to reduce harmonic current and improve power factor, and demand side management (DSM) to supply active power simultaneously, which are both operated by the polarized ramp time (PRT) current control algorithm and the grid-interactive current control algorithm. A 1KVA test model of the CCVSI has been built using IGBT controlled by a digital signal processor (DSP). To verify the proposed system, a comprehensive evaluation with theoretical analysis, simulation and experimental results is presented.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권6호
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• pp.2221-2230
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• 2016

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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.381-389
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• 2020

본 연구에서는 다양한 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템 구축하고, 각 시스템의 최적 전력 공급 비용을 비교 분석 하였다. 특히, 풍력 및 태양광 등 대표적인 신재생에너지 생산 기술과 더불어 대형 에너지 저장 시스템 및 바이오매스 기반 전력 생산 기술을 포함함으로써, 신재생에너지 자원의 간헐성 및 에너지 공급과 수요의 불균형의 한계를 극복하였다. 본 연구에서 제안한 6가지의 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템을 실제 제주도 전력 공급 문제에 적용함으로써, 제주도 지역의 최적 에너지 시스템을 규명하였으며, 다양한 에너지 생산 기술의 조합의 효과를 분석하였다. 분석 결과, 태양광 및 풍력 기반 전력 공급 단가는 각각 0.18, 0.28 $/kWh로 개별 자원 기반의 에너지 생산 시스템의 기존 전력망을 통한 공급 단가에 비해 경쟁력이 낮았다. 또한 자원의 간헐성 및 공급과 수요의 불균형 등 단일자원 기반의 단점을 효과적으로 개선하기 위하여 3가지 신재생 자원 및 대형 에너지 저장 시스템을 포함한 하이브리드 공급 시스템의 경제적 효과를 분석하였다. 그 결과 기존 전통적 전력망 공급과 가격 경쟁력을 갖는 0.08 $/kWh 수준의 100% 신재생에너지 기반 전력 공급 시스템 구축이 가능함을 규명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.164-173
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• 2015

본 연구에서는 다양한 도로운송부문용 에너지 공급 시스템을 구축하고 각 시나리오의 최적 비용을 비교분석하였다. 에너지 공급 시스템의 구성요소로써 기존의 정유공정, 부생수소 시스템, 신재생 에너지 자원 기반의 전력 생산공정, 전력운송을 위한 전력망을 설정하였으며, 내연기관자동차, 전기자동차, 연료전지자동차 등 세 가지의 도로운송부문용 자동차를 포함하였다. 이러한 구성요소를 포함한 다양한 에너지 공급 시스템 시나리오를 기반으로 최적 생애주기비용을 규명할 수 있는 에너지 시스템 평가모델을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 최적화 모델을 제주도 지역에 적용함으로써 모델의 성능을 검증하였고 또한 제주도 지역의 에너지 시스템 구축에 관한 다양한 시나리오의 경제성을 분석하였다. 제주도 도로운송부문용 에너지 공급 시스템의 생애주기비용 분석 결과, 전력망을 이용하여 전기를 공급하는 전기자동차 시나리오가 상대적으로 가장 높은 경제성을 보였으며, 신재생 에너지 자원을 이용하여 수소를 공급하는 연료전지자동차 시나리오가 가장 낮은 경제성을 보였다. 또한 연료비용, 차량비용, 인프라비용, 유지비용 등 주요 비용 관련 변수들에 관한 민감도분석을 수행함으로써 생애주기비용의 변화에 주요한 구성요소들을 규명하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제9권4호
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• pp.643-653
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• 2009

Voltage-controlled voltage source inverter (VCVSI) based distributed generation systems (DGS) using renewable energy sources (RES) is becoming increasingly popular as grid support systems in both remote isolated grids as well as end of rural distribution lines. In VCVSI based DGS for load voltage stabilization, the power angle between the VCVSI output voltage and the grid is an important design parameter because it affects not only the power flow and the power factor of the grid but also the capacity of the grid, the sizing of the decoupling inductor and the VCVSI. In this paper, the steady state modeling and analysis in terms of power flow and power demand of the each component in the system at the different values of maximum power angle is presented. System design considerations are examined for various load and grid conditions. Experimental results conducted on a I KVA VCVSI based DGS prove the analysis and simulation results.