For large-scale 5MW offshore wind turbines, the discrete equation of fluid domain and the motion equation of structural domain with geometric nonlinearity were built, the three-dimensional modeling of the blade considering fluid-structure interaction (FSI) was achieved by using Unigraphics (UG) and Geometry modules, and the numerical simulation and the analysis of the vibration characteristics for wind turbine structure under rotating effect were carried out based on ANSYS software. The results indicate that the rotating effect has an apparent effect on displacement and Von Mises stress, and the response and the distribution of displacement and Von Mises stress for the blade in direction of wingspan increase nonlinearly with the equal increase of rotational speeds. Compared with the single blade model, the blade vibration period of the whole machine model is much longer. The structural coupling effect reduces the response peak value of the blade displacement and Von Mises stress, and the increase of rotational speed enhances this coupling effect. The maximum displacement difference between two models decreases first and then increases along wingspan direction, the trend is more visible with the equal increase of rotational speed, and the boundary point with zero displacement difference moves towards the blade root. Furthermore, the Von Mises stress difference increases gradually with the increase of rotational speed and decreases nonlinearly from the blade middle to both sides. The results can provide technical reference for the safe operation and optimal design of offshore wind turbines.
In this paper, the design for an electromagnetic structure and reduction cogging torque of a dual generator structured RFPM generator, which is a combination of the inner- and outer-rotor types, has been proposed. We call this a dual generator radial flux permanent magnet generator. To reduce the cogging torque, firstly, stator tooth pairing was designed; secondly, stator displacement was designed and finally, stator tooth pairing and stator displacement were carried out simultaneously. We found the optimal design condition about stator tooth pairing angle combination and stator displacement angle for cogging torque minimization. As a result, a cogging was reduced by 93.3[%] by this study.
Recently, more power facilities are needed to cope with the increasing electric demand. However, the additional construction of generators, transmission and distribution installations is not easy because of environmental problems and citizen's complaints. Under this circumstance, a microgrid system with distributed renewable resources emerges as an alternative of the traditional power systems. Moreover, the configuration of power system changes with more DC loads and more DC installations. This paper is written to introduce an idea of a genetic algorithm-based solution to determine the optimal capacity of the distributed generators depending on the types of system configuration: AC-link, DC-link and Hybrid-link types. In this paper, photovoltaic, wind turbine, energy storage system and diesel generator are considered as distributed generators and the feasibility of the proposed algorithm is verified by comparing the calculated capacity of each distributed resource with HOMER simulation results for 3 types of system configuration.
A dynamic economic dispatch and control method is proposed to minimize the overall generating cost for a stand-alone microgrid in DongAo Island, which is integrated with wind turbine generator, solar PV, diesel generator, battery storage, the seawater desalination system and the conventional loads. A new dispatching strategy is presented based on the ranking of component generation costs and two different control modes, in which diesel generator and battery storage alternate to act as the master power source to follow system power fluctuation. The optimal models and GA-based optimization process are given to minimize the overall system generating cost subject to the corresponding constraints and the proposed dispatch strategy. The effectiveness of the proposed method is verified in the stand-alone microgrid in DongAo Island, and the results provide a feasible theoretical and technical basis for optimal energy management and operation control of stand-alone microgrid.
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.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.65-76
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2024
With the recent activation of the offshore wind power industry, there has been a development of power plants with a scale exceeding 400MW, comparable to traditional thermal power plants. Renewable energy, characterized by intermittency depending on the energy source, is a prominent feature of modern renewable power generation facilities, which are structured based on controllable inverter technology. As the integration of renewable energy sources into the grid expands, the grid codes for power system connection are progressively becoming more defined, leading to active discussions and evaluations in this area. In this paper, we propose a method for selecting optimal reactive power compensation capacity when multiple offshore wind farms are integrated and connected through a shared interconnection facility to comply with grid codes. Based on the requirements of the grid code, we analyze the reactive power compensation and excessive stability of the 400MW wind power generation site under development in the southwest sea of Jeonbuk. This analysis involves constructing a generation site database using PSS/E (Power System Simulation for Engineering), incorporating turbine layouts and cable data. The study calculates reactive power due to charging current in internal and external network cables and determines the reactive power compensation capacity at the interconnection point. Additionally, static and dynamic stability assessments are conducted by integrating with the power system database.
Ha, Jong M.;Park, Jungho;Oh, Hyunsoek;Youn, Byeng D.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.7
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pp.665-671
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2015
The performance of fault diagnostics for a planetary gearbox depends on vibration modulation characteristics, which can vary with manufacturing & assembly tolerance, and load condition. In this paper, a fault diagnostics technique that considers vibration modulation characteristics is proposed for the effective fault detection of planetary gearboxes in wind turbines. For identifying the vibration modulation characteristics in practice, re-sampled vibration signals are processed with narrow band-pass filters. Thereafter, the optimal position of the vibration extraction window is identified for effective detection of faulty signals under the varying vibration modulation characteristics. The proposed diagnostics technique makes it possible to perform robust diagnostics of the planetary gearbox with regard to the changeable vibration modulation effect. For demonstrating the proposed fault diagnostics technique, a 2-kW WT testbed is designed with two DC motors and gearboxes. A faulty gear with partial tooth breakage is machined and assembled into the gearbox.
Given the recent surge of interest towards utilization of renewable distributed energy resources (DER), in particular in remote areas, this paper aims at designing an optimal hybrid system in order to supply loads of a village located in Esfarayen, North Khorasan, Iran. This paper illustrates the optimal design procedure of a standalone hybrid system which consists of Wind Turbine Generator (WTG), Photo Voltaic (PV), Diesel-generator, and Battery denoting as the Energy Storage System (ESS). The WTGs and PVs are considered as the main producers since the site's ambient conditions are suitable for such producers. Moreover, batteries are employed to smooth out the variable outputs of these renewable resources. To this end, whenever the available power generation is higher than the demanded amount, the excess energy will be stored in ESS to be injected into the system in the time of insufficient power generation. Since the standalone system is assumed to have no connection to the upstream network, it must be able to supply the loads without any load curtailment. In this regard, a Diesel-Generator can also be integrated to achieve zero loss of load. The optimal hybrid system design problem is a discrete optimization problem that is solved, here, by means of a recently-introduced meta-heuristic optimization algorithm known as Lightning Attachment Procedure Optimization (LAPO). The results are compared to those of some other methods and discussed in detail. The results also show that the total cost of the designed stand-alone system in 25 years is around 92M€ which is much less than the grid-connected system with the total cost of 205M€. In summary, the obtained simulation results demonstrate the effectiveness of the utilized optimization algorithm in finding the best results, and the designed hybrid system in serving the remote loads.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.2
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pp.239-246
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2016
In recent years, the power demand has been increasing steadily and the occurrence of maximum power demand has been moving from the summer season to the winter season in Korea. And since the control of electric power supply and demand is more important under those situations, a micro-grid system began to emerge as a keyword for the sTable operation of electric power system. A micro-gird power system is composed of various kinds of distributed generators(DG) such as small diesel generator, wind turbine, photo-voltaic generator and energy storage system(ESS). This paper introduces a method to determine the optimal capacities of the distributed generators which are installed in a stand-alone type of microgrid power system based on the fundamental proportion of diesel generator. At first, the fundamental proportion of diesel generator will be determined by changing from 0 to 50 percent. And then we will optimize the capacities of renewable energy resources and ESS according to load patterns. Lastly, after recalculating the capacity of ESS with consideration for SOC constraints, the optimal capacities of distributed generators will be decided.
The spudcan requires the suitable design considering the soil, platform, and environmental conditions. Its shape needs to be designed to secure sufficient reaction of soil so that it can prevent overturning accidents. Its shape also has to minimize the installation and extraction time. Even in the same soil condition, the reaction of soil may be different depending on the shape of spud can, mainly the slope of top and bottom plates. Therefore, in this study, the relation between the slope of plates and the reaction of soil with and without water jetting is analyzed to better understand their interactions and correlations. For the investigation, a wind turbine installation jack-up rig (WTIJ) is selected as the target platform and the Gulf of Mexico is considered as the target site. A multi layered (sand overlying two clays) soil profile is applied as the assumed soil condition and the soil-structure interaction (SSI) analysis is performed by using ANSYS to analyze the effect of the slope change of the bottom plate and water jetting on the reaction of soil. This kind of investigation and simulation is needed to develop optimal and smart spudcan with water-jetting control in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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