Maksimum bağlanabilirlik kapasitesi hesabına yönelik geliştirilen yeni bir matematiksel model

Yıl 2020, Cilt: 35 Sayı: 1, 275 - 286, 25.10.2019

Kadir Doğanşahin , Bedri Kekezoğlu , Recep Yumurtacı

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.463225

Öz

Dağıtık üretim, güç sistemlerine tüketim tarafından
bağlanarak elektrik enerjisi üretimi yapma biçimidir. Yenilenebilir enerji
kaynaklarının elektrik enerjisi üretimine katılımına olanak sağlamak ve enerji
iletim kayıplarını azaltarak sistem verimliliğini artırmak gibi etkileri
neticesinde yüksek fayda potansiyeline sahip bir üretim biçimidir. Diğer taraftan,
DÜ geleneksel güç sistemlerinin tek taraflı güç akışı alt yapısına aykırı bir
üretim şeklidir. Bu durum, aşırı DÜ katılımının yer aldığı sistemlerde tek
yönlü güç akışına neden olarak sistemde aşırı gerilimlerin oluşması, sistemde
koruma şemasının hatalı çalışması veya işlevini yitirmesi gibi sorunlara yol
açabilir. Bu nedenle DÜ katılımları uygun bir planlama neticesinde
gerçekleştirilmesi gerekmektedir.

Aşırı gerilim sorunları, DÜ katılımlar açısından en
çok karşılaşılan ve sistemde en büyük etkileri doğuran sorunlardan birisidir.
Bir DÜ katılımının sistemde oluşturacağı gerilim artışı sisteme dâhil edilen DÜ
kapasitesi ile doğrudan alakalıdır. Bu yayında, bir güç sistemine, aşırı
gerilim sorunları yaratmaksızın, belirli bir noktadan dâhil edilebilecek
maksimum DÜ kapasitesinin hesabı için yeni bir matematiksel model
geliştirilmiştir. Geliştirilen matematiksel model, bir test sistemi üzerinde
gerçekleştirilen durum analizleri ile incelenmiş ve literatürde yer alan diğer
matematiksel modeller ile karşılaştırılarak üstünlüğü kanıtlanmıştır. Ayrıca,
güç sistemi içerisinde gerilim kontrollü bir noktanın varlığı durumunda,
gerilim kontrolü üzerinde bozucu etki oluşturmaksızın sisteme dâhil
edilebilecek DÜ kapasitesinin hesabına yönelik incelemeler gerçekleştirilmiş ve
önerilen matematiksel modelin söz konusu durum için uygun bir yorumlaması
sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Dağıtım Sistemleri, Dağıtık Üretim, Dağıtık Üretim Planlama, bağlanabilirlik kapasitesi

Kaynakça

• British Petroleum. BP Energy Outlook 2018 Edition. https://www.bp.com/en/global/ corporate/energy-economics/energy-outlook.html. Erişim tarihi Eylül 07, 2018.
• Enerdata Intelligence+Consulting. Global energy statistical yearbook 2016. https:// yearbook.enerdata.net/world-electricity-production-map-graph-and-data.html. Erişim tarihi: Eylül 2 , 2018.
• Denholm, P. ve Short, W., An Evaluation of Utility System Impacts and Benefits of Optimally Dispatched Plug-In Hybrid Electric Vehicles, NREL Report, Rapor No: TP-620, Ekim 2006.
• Liserre, M., Sauter, T., ve Hung, J.Y., Future energy systems: Inegrating renewable energy into the smart power grid through industrial electronics, IEEE Ind. Electron. Mag., 4 (Mart), 18 –37, 2010.
• Ackermann, T., Andersson, G., Söder, L., Distributed generation a definition, Electr. Power Syst. Res., 57 (3), 195–204, 2001.
• El-Khattam, W. ve Salama, M. M.. Distributed generation technologies, definitions and benefits, Electric Power Systems Research, 71 (2), 119–128, 2004.
• Pepermans, G., Driesen, J., Haeseldonckx, D., Belmans, R., D’haeseleer, W., Distributed generation: definition, benefits and issues, Energy Policy, 33 (6), 787–798, 2005.
• Bollen, M. ve Hassan, F., Integration of Distributed Generation in the Power System, John Wiley & Sons, 2011.
• Sallam, A. A. ve Malik, O. P., Electric Distribution Systems, John Wiley & Sons, Inc., 2011
• Bin Humayd, A. S. ve Bhattacharya, K., Distribution system planning to accommodate distributed energy resources and PEVs, Electric Power Systems Research, 145, 1–11, 2017.
• Dugan, R. C., McDermott, T. E., ve Ball, G. J., Planning for distributed generation, IEEE Industry Applications Magazine, 7 (2), 80–88, 2001.
• Singh, B. ve Sharma, J., A review on distributed generation planning, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 529–544, 2017.
• W. L. Theo, J. S. Lim, W. S. Ho, H. Hashim, C. T. Lee, Review of distributed generation (DG) system planning and optimisation techniques: Comparison of numerical and mathematical modelling methods, Renew. Sustain. Energy Rev., 67, 531–573, 2017.
• Viral, R. ve Khatod, D. K., Optimal planning of distributed generation systems in distribution system: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16 (7), 5146–5165, 2012.
• Ehsan, A. ve Yang, Q., Optimal integration and planning of renewable distributed generation in the power distribution networks: A review of analytical techniques, Applied Energy, 210, 44–59, 2018.
• Prakash, P. ve Khatod, D. K., Optimal sizing and siting techniques for distributed generation in distribution systems: A review, Renewable and Sustainable Energy Rev., 57, 111–130, 2016.
• Luna-Rubio, R., Trejo-Perea, M., Vargas-Vázquez, D., ve Ríos-Moreno, G. J., Optimal sizing of renewable hybrids energy systems: A review of methodologies, Solar Energy, 86 (4), 1077–1088, 2012.
• Georgilakis, P. S. ve Hatziargyriou, N. D., Optimal Distributed Generation Placement in Power Distribution Networks: Models, Methods, and Future Research, IEEE Transactions on Power Systems, 28 (3), 3420–3428, 2013.
• Tan, W.S., Hassan, M. Y., Majid, M. S., ve Abdul Rahman, H., Optimal distributed renewable generation planning: A review of different approaches, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 18, 626–645, 2013.
• Vovos, P. N., Kiprakis, A. E., Wallace, A. R., Harrison, G. P., Centralized and Distributed Voltage Control: Impact on Distributed Generation Penetration, IEEE Transactions on Power Systems, 22 (1), 476–483, 2007.
• Bollen, M. H. J., Yang, Y., ve Hassan, F., Integration of distributed generation in the power system - a power quality approach, 13th International Conference on Harmonics and Quality of Power, 1–8, Eylül 2008.
• T.C. Resmi Gazete, Elektrik piyasası dağıtım yönetmeliği. 28870, Ocak 01 2014.
• T.C. Resmi Gazete, Elektrik şebeke yönetmeliği. 29013, Mayıs 28 2014.
• Bhowmik, A., Maitra, A., Halpin, S. M., ve Schatz, J. E., Determination of allowable penetration levels of distributed generation resources based on harmonic limit considerations, IEEE Transactions on Power Delivery, 18 (2), 619–624, 2003.
• Seuss, J., Reno, M. J., Broderick, R. J., Grijalva, S., Improving distribution network PV hosting capacity via smart inverter reactive power support, 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting, 1–5, Temmuz 2015.
• Bollen, M. H. J., Rönnberg, K. S., Hosting Capacity of the Power Grid for Renewable Electricity Production and New Large Consumption Equipment, Energies, 10 (9), 1325, 2017.
• Schwaegerl, C., Bollen, M. H. J., Karoui, K., ve Yagmur, A., Voltage control in distribution systems as a limitation of the hosting capacity for distributed energy resources, 18th International Conference And Exhibition on Electricity Distribution, CIRED, 6–9, 2005.
• Etherden, N., Bollen, M. H. J., Increasing the hosting capacity of distribution networks by curtailment of renewable energy resources, IEEE Trondheim PowerTech, 1–7, Haziran 2011.
• Mahmud M. A., Hossain M. J. ve Pota H. R., Worst case scenario for large distribution networks with distributed generation, 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting, 1–7, Temmuz 2011.
• Altin M., Oguz E. U., Bizkevelci E., ve Simsek B., Distributed generation hosting capacity calculation of MV distribution feeders in Turkey, 2014 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies, 1–7, Ekim 2014.
• Deutsches Windenergie-Institut GmbH Tech-wise A/S, Wind Turbine Grid Connection and Interaction, 2001.
• Yang N.C. ve Chen T.H., A review on evaluation of maximum permissible capacity of distributed generations connected to a smart grid, 2012 International Conference on Machine Learning and Cybernetics, 1589–1593, Temmuz 2012.
• Ackermann T., Wind Power in Power Systems, John Wiley & Sons, Ltd , 2005.
• Papathanassiou S. A. ve Hatziargyriou N. D., Technical requirements for the connection of dispersed generation to the grid, 2001 Power Engineering Society Summer Meeting. Conference Proceedings, 749–754, Temmuz 2001.
• Papathanassiou S. A., A technical evaluation framework for the connection of DG to the distribution network, Electr. Power Syst. Res., 77 (1), 24–34, 2007.
• Jothibasu S. ve Santoso S., Sensitivity analysis of photovoltaic hosting capacity of distribution circuits, 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting, 1–5, Temmuz 2016.
• Mou, X., Li, W., ve Li, Z. A preliminary study on the Thevenin equivalent impedance for power systems monitoring. 2011 IEEE 4th International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT), 730 - 733 Temmuz 2011.
• Salama M. M. A. ve Chikhani, A. Y. A simplified network approach to the VAr control problem for radial distribution systems, IEEE Trans. Power Deliv., 8(3), 1529–1535, 1993.
• Mahmud, M., Hossain, M. Pota, H.R., ve Nasiruzzamzn, A. B. M., Voltage Control of Distribution Networks with Distributed Generation using Reactive Power Compensation, 2011 37th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, IECON, 985-990, 7-10 Kasım 2011.