Williamson, Sheldon S.;Rimmalapudi, S.Chowdary;Emadi, Ali
Journal of Power Electronics
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제4권2호
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pp.117-126
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2004
This paper focuses on the electrical modeling techniques of renewable energy sources and storage devices such as batteries, fuel cells (FCs), photovoltaic (PVs) arrays, ultra-capacitors (UCs), and flywheel energy storage systems (FESS). All of these devices are being investigated recently for their typical storage and supply capabilities for various industrial applications. Hence, these devices must be modeled precisely taking into account the concerned practical issues. An obvious advantage of electrically modeling these renewable energy sources and storage devices is the fact that they can easily be simulated in real-time in any CAD simulation program. This paper reviews several types of suitable models for each of the above-mentioned devices and the most appropriate model amongst them is presented. Furthermore, a few important applications of these devices shall also be highlighted.
Park, Sun-Jae;Lee, Hwa-Seok;Kim, Chan-In;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong;Ryeom, Jeongduk
Journal of Power Electronics
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제13권3호
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pp.390-399
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2013
As a result of the depletion of fossil fuels and environmental contamination, it has become important to use renewable energy. For the stable utilization of renewable energy sources, energy storage devices must be used. In addition, renewable and distributed power sources with energy storage devices must operate stably under grid-connected mode. This paper proposed dynamic response modeling for renewable power generation systems including a charger/discharger with an energy storage device in order to derive a method to guarantee stable operation while fully utilizing the energy from the energy storage device. In this paper, the principle operation and design guidelines of the proposed scheme are presented, along with a performance analysis and simulation results using MATLAB and PSIM. Finally, a hardware prototype of a 1kW power conditioning system with an energy storage device has been implemented for experimental verification of the proposed converter system.
Park, Sun-Jae;Shin, Jong-Hyun;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제9권6호
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pp.2004-2012
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2014
Energy storage devices are necessary to obtain stable utilization of renewable energy sources. When black-out occurs, distributed renewable power sources with energy storage devices can operate under standalone mode as uninterruptable power supply. This paper proposes a dynamic response analysis with small-signal modeling for the standalone operation of a photovoltaic power generation system that includes a bidirectional charger/discharger with a battery. Furthermore, it proposes a DC-link voltage controller design of the entire power conditioning system, using the storage current under standalone operation. The purpose of this controller is to guarantee the stable operation of the renewable source and the storage subsystem, with the power conversion of a very efficient bypass-type PCS. This paper presents the operating principle and design guidelines of the proposed scheme, along with performance analysis and simulation. Finally, a hardware prototype of 1-kW power conditioning system with an energy storage device is implemented, for experimental verification of the proposed converter system.
Recently, integrated electric propulsion system has been vigorously adopted into naval vessels. To enhance effectiveness and efficiency of power management in these propulsion systems, this paper investigates necessity of energy storage devices and their operation strategies. By introducing the energy storage devices, engine can operate at higher efficiency point and accordingly costs for fuel and maintenance are significantly reduced. In addition, transient performance can also be improved with support of the devices and it leads to stable operation of shipboard power bus. To validate the proposal of this paper, computer simulation has been conducted with real load data of existing electric propulsion system.
There is an increasing interest in research to help overcome the energy crisis that has been focused on energy storage applications in various parts of power systems. Energy storage systems are good at enhancing the reliability or improving the efficiency of a power system by creating a time gap between the generation and the consumption of power. As a contribution to the various applications of storage devices, this paper describes a novel algorithm that determines the power and storage capacity of selected energy storage devices in order to improve upon railroad system efficiency. The algorithm is also demonstrated by means of simulation studies for the Korean railroad lines now in service. A part of this novel algorithm includes the DC railroad powerflow algorithm that considers the mobility of railroad vehicles, which is necessary because the electric railroad system has a distinct distribution system where the location and power of vehicles are not fixed values. In order to derive a more accurate powerflow result, this algorithm has been designed to consider the rail voltage as well as the feeder voltage for calculating the vehicle voltage. By applying the resultant control scheme, the charging or discharging within a specific voltage boundary, energy savings and a substation voltage stabilization using storage devices are achieved at the same time.
It is fascinated research theme to store electric energy as much as possible and to utilize it at the point of proper time. Especially, the demand for energy storage devices has been increased based on the interest for distributed generation and smartgrid. As the results for a number of researches on it, various types of energy storage devices have been developed. Each devices have its own dynamic characteristics, power capacity, and storage capacity followed by storage mechanism. In this paper, the comparison research for various energy storage devices has been performed based on power capacity, storage capacity, discharging time, lifetime, efficiency, and cost. Application researches of SFES(superconducting flywheel energy storage), characterized as 300kW-100kWh, have been performed also.
This paper describes the operation analysis results of a communication-based DC micro-grid using a hardware simulator developed in the lab. The developed hardware simulator is composed of distributed generation devices such as wind power, photovoltaic power and fuel cells, and energy storage devices such as super-capacitors and batteries. Whole system monitoring and control was implemented using a personal computer. The power management scheme was implemented in a main controller based on a TMS320F28335 chip. The main controller is connected with the local controller in each of the distributed generator and energy storage devices through the communication link based on a CAN or an IEC61850. The operation analysis results using the developed hardware simulator confirm the ability of the DC micro-grid to supply the electric power to end users.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.534-538
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2001
Energy storage devices with high energy density as well as high power density are expected to be developed from the point of view of compensation of fluctuating load and generated power by distributed generations such as wind turbines, photovoltaic cells and so on. SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) has higher power density than other energy storage methods, and secondary batteries have higher energy density than SMES. The hybrid energy storage device using SMES and secondary batteries is proposed as the energy storage method with higher power and energy density, the sharing method of power reference value for each storage device, simulation and experimental results are presented.
Renewable energy sources such as solar, wind and hydro provides utilizing renewable power and reduce the using fossil fuels. On the other hand, it is too critical to apply power system due to the intermittent nature of renewable energy sources, the continuous fluctuations of the power load, and the storage with high energy density. Energy storage system, including pumped-hydroelectric energy storage, compressed-air energy storage, superconducting magnetic energy storage, and electrochemical devices like batteries, supercapacitors and others have shown that solve some of the challenges. In this paper, we review the current state of applications of energy storage systems, and atomic layer deposition technology, graphene materials on the energy storage systems and processes.
Recently a few MJ superconducting magnetic energy storage ($\mu$ SMES) devices become commerci-ally available as one of the energy storage devices for uniterruptible power supply (UPS) systems. For such a ($\mu$ SMES) devics, a few kA class superconducting cables with high current density, high stability and excellent pulse characteristics are required. To acquire data for the superconduction cables related to design and fabrication of a 0.7 MJ $\mu$ SMES device, we tested critical currents and quench characteristics for several winding tensions and various remping rates especially. It is shown from the results that winding tensions have much influence on quench currents of the $\mu$ SMES devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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