Kim, Kyong-Hwan;Lee, Kangsu;Sohn, Jung Min;Park, Sewan;Choi, Jong-Su;Hong, Keyyong
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.18
no.3
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pp.223-232
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2015
The present paper considers the conceptual design of floating wave-offshore wind hybrid power generation system. The worldwide demand for ocean renewable energy is increasing rapidly. Wave and offshore wind energy have been attractive among the various ocean renewable energy sources, and the site to generate electricity from wave and offshore wind accords well together. This means that a hybrid power generation system, which uses wave and offshore wind energy simultaneously has many advantages and several systems have been already developed in Western Europe. A R&D project for a 10 MW class floating wave-offshore wind hybrid power generation system has been also launched in Korea. A semi-submersible platform, which has four vertical columns at each corner of the platform to be connected with horizontal pontoons, was designed for this system considering arrangements of multiple wind turbines and wave energy converters. A mooring system and power cable were also designed based on the metocean data of installation site. In the present paper, those results are presented, and the difficulties and design method in the design of hybrid power generation system are presented.
In this paper, an optimal allocation method of a hybrid active power filter in an active distribution network is designed based on the differential evolution algorithm to resolve the harmonic generation problem when a distributed generation system is connected to the grid. A distributed generation system model in the calculation of power flow is established. An improved back/forward sweep algorithm and a decoupling algorithm are proposed for fundamental power flow and harmonic power flow. On this basis, a multi-objective optimization allocation model of the location and capacity of a hybrid filter in an active distribution network is built, and an optimal allocation scheme of the hybrid active power filter based on the differential evolution algorithm is proposed. To verify the effect of the harmonic suppression of the designed scheme, simulation analysis in an IEEE-33 nodes model and an experimental analysis on a test platform of a microgrid are adopted.
The present study deals with the conceptual design of a motion reduction device for a floating wave-offshore wind hybrid power generation platform. A damping plate attached to the bottom of a column of a large semi-submersible is introduced to reduce the motion of the platform. Performance analyses on various shapes and configurations of damping plates were performed using the potential flow solver, and the appropriate configuration and size of the damping plate were selected based on the numerical results. In order to see the effect of viscous damping, a small scale model test was performed in a 2D wave flume. The performances of five different damping plates were measured and discussed based on the results of free decay tests and regular wave tests.
Kim, Kyong Hwan;Hong, Jang Pyo;Park, Sewan;Lee, Kangsu;Hong, Keyyong
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.19
no.1
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pp.7-17
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2016
The present study experimentally considers dynamic performance of large floating wave-offshore hybrid power generation platform in extreme conditions. In order to evaluate the motion performance of the large floating hybrid power generation platform, 1/50 scaled model was manufactured. A mooring line was also manufactured, and free-decay and static pull-out tests were carried out to check the mooring model. A mooring line table was introduced to satisfy the water depth, and environmental conditions were checked. Motion responses in regular waves were measured and complicated environmental conditions including wave, wind, and current were applied to see the dynamic performance in extreme/survival conditions. Maximum motion and acceleration were judged following the design criteria, and maximum offset and mooring tension were also checked based on the rule. The characteristics of hybrid power generation platform are discussed based on these data.
Targeting a floating wave and offshore wind hybrid power generation system (FWWHybrid) designed in the Republic of Korea, this study examines the impact of the interaction, with multiple wave energy converters (WECs) placed on the platform, on platform motion. To investigate how the motion of WECs affects the behavior of the FWWHybrid platform, it was numerically compared with a scenario involving a 'single-body' system, where multiple WECs are constrained to the platform. In the case of FWWHybrid, because the platform and multiple WECs move in response to waves simultaneously as a 'multi-body' system, hydrodynamic interactions between these entities come into play. Additionally, the power take-off (PTO) mechanism between the platform and individual WECs is introduced for power production. First, the hydrostatic/dynamic coefficients required for numerical analysis were calculated in the frequency domain and then used in the time domain analysis. These simulations are performed using the extended HARP/CHARM3D code developed from previous studies. By conducting regular wave simulations, the response amplitude operator (RAO) for the platform of both single-body and multi-body scenarios was derived and subsequently compared. Next, to ascertain the difference in response in the real sea environment, this study also includes an analysis of irregular waves. As the floating body maintains its position through connection to a catenary mooring line, the impact of the slowly varying wave drift load cannot be disregarded. To assess the influence of the 2nd-order wave exciting load, irregular wave simulations were conducted, dividing them into cases where it was not considered and cases where it was included. The analysis of multi-degree-of-freedom behavior confirmed that the action of multiple WECs had a substantial impact on the platform's response.
Lee, Hyebin;Cho, Il Hyoung;Kim, Kyong-Hwan;Hong, Keyyong
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.19
no.3
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pp.185-193
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2016
In this study, the present deployment of the multiple wave energy converters (WECs) in a floating wind-wave hybrid power generation platform was estimated considering the interaction effect among WEC buoys. The interaction processes of multiple buoys were very complex, since scattered and radiated waves from each buoy affected the others in the array. The interaction analysis of the diffraction and radiation problem by the array of WECs was applied by matched eigenfunction expansion method (MEEM). The analytical solutions were compared with the results of numerical calculation based on WAMIT. The overall performance of 24 WECs installed in the hybrid power generation platform was evaluated by the q-factor representing the interaction effect among buoys.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.19
no.3
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pp.194-202
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2016
This study aims to review a topology optimization based on finite element analysis (FEA) for conceptual design of platform in the 10MW class floating type wave-wind hybrid power generation system (WHPGS). Two topology optimization theories, density method (DM) and homogenization design method (HDM) were used to check which one is more effective for a simplified structural design problem prior to the topology optimization of platform of WHPGS. From the results of the simplified design problem, the HDM was applied to the topology optimization of platform of WHPGS. For the conceptual platform design of WHPGS, FEA model was created and then the structural analysis was performed considering offshore environmental loads at installation site. Hydrodynamics analysis was carried out to calculate pressure on platform and tension forces in mooring lines induced from the offshore environmental loads such as design wave and current. Loading conditions for the structural analysis included the analysis results from the hydrodynamic analysis and the weights of WHPGS. Boundary condition was realized using inertia relief method. The topology optimization of WHPGS platform was performed using the HDM, and then the conceptual arrangement of main structural members was suggested. From the results, it was confirmed that the topology optimization might be a useful tool to design the conceptual arrangement of main structural members for a newly developed offshore structure such as the floating type WHPGS.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.59
no.1
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pp.117-122
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2010
The solar cells and fuel cells power are being encouraged to reduce the environmental pollution and combat the global warming. And the electric generation hybrid system is usually more reliable and less costly than the systems that use a single source of energy. HOMER provides a platform to design and simulate the power system and then to choose the optimization results. Based on the electricity demand conditions during a year, this paper simulates with the HOMER and performs the monthly average electrical production and the most feasible economical case includes the net present costs and the annualized costs of the hybrid system components.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.1
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pp.35-45
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2013
Owing to the increase in the penetration of distributed generation the DGs connected to the distribution system have an effect on the system conditions of the transmission system and neighboring distribution systems. This makes the separate analysis of the transmission and distribution system no longer valid and requires the consideration of both the system in the analysis process. This paper proposes a transmission/distribution integrated analysis hybrid algorithm that would ensure the accurate analysis of the system by reflecting the results of the transmission and distribution system analysis on each other. Different scenarios are being analysed in order to verify the effectiveness of the hybrid algorithm by observing the effects of the DG connected distribution system on the transmission system and neighboring distribution systems. The algorithm and simulations performed are being conducted by MATLAB and the IEEE 30 bus system and a test distribution system has been utilized for the transmission and distribution systems respectively.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.41
no.3
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pp.209-215
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2017
A large floating offshore wind-wave hybrid power generation system with an area of 150 m2 and four 3 MW class wind turbine generators was installed at each column top. In accordance with the wind turbine arrangement, the wake generated from upstream turbines can adversely affect the power performance and load characteristics of downstream turbines. Therefore, an optimal arrangement design, obtained through a detailed flow analysis focusing on wake interference, is necessary. In this study, to determine the power characteristics and annual energy production (AEP) of individual wind turbines, transient computational fluid dynamics, considering wind velocity variation (8 m/s, 11.7 m/s, 19 m/s, and 25 m/s), was conducted under different platform conditions ($0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, and $45^{\circ}$). The AEP was calculated using a Rayleigh distribution, depending on the wind turbine arrangement. In addition, we suggested an optimal arrangement design to minimize wake losses, based on the AEP.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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