Dağıtık Üretim Kaynaklarına Sahip Bir Mikro Şebekeye Rüzgâr Enerji Kaynaklarının Optimum Yerleşimi ve Kararlılık Analizi

Yıl 2021, Cilt: 10 Sayı: 1, 14 - 29, 01.06.2021

Merve Karlıtepe

Öz

Yenilenebilir enerji kaynaklarının dağıtım şebekesine entegrasyonu sırasında oluşabilecek gerilim dalgalanmalarının kontrolü, şebekeye bağlı olan yüklerin artması ile zorlaşmaktadır. Enerji kalitesinde kararlılığın sağlanması ve tüketicilerin zor durumda kalmaması için dağıtım şebekelerinin sürekli olarak izlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, dağıtık üretim kaynaklarının radyal dağıtım şebekelerine entegrasyonu sonucunda elde edilecek faydalar ve sistemde meydana getirdikleri etkiler analiz edilmiştir. Çalışma kapsamında, Kayseri ilinin seçilmiş 12 ilçesinin dağıtım sistemi ele alınmıştır. Power World programında test edilmesi için radyal dağıtım şebekesi, seçilen ilçelerin nüfuslarına göre enerji ihtiyaçları hesaplanarak oluşturulmuştur. Şebekeye entegre edilecek rüzgâr enerji santrallerinin en uygun hangi iki ilçede olacağının belirlenmesi için 5 farklı senaryo geliştirilmiştir. Tasarlanan sistem ilk olarak rüzgâr türbinleri olmadan çalıştırılmış ve sistemde ana generatörden talep edilen güç miktarı 545 MW olarak bulunmuştur. Ardından senaryolara göre rüzgâr türbinleri 5 farklı şekilde yerleştirilmiştir. Rüzgâr türbinlerinin dağıtım şebekesine entegrasyonu sonucunda gerilim kararlılıklarındaki değişimler analiz edilmiştir. Diğer taraftan aktif ve reaktif güç miktarlarındaki değişimler de incelenmiştir. Dağıtım sistemi tarafından talep edilen güç miktarı da rüzgâr türbinlerinin entegrasyonu ile azalmıştır. Sonuç olarak rüzgâr türbinlerinin entegrasyonunun yapılacağı en iyi noktaların seçimi yapılmıştır. Rüzgâr türbinlerinin en verimli olduğu noktalara entegre edilmesinin sonucunda iletim hatlarında yaşanan kayıpların %38 oranında azaldığı tasarlanan model ve senaryolar ile tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Rüzgar türbinleri, Hat kayıpları, Radyal şebeke analizi, Yenilenebilir enerji kaynakları

Teşekkür

Bu makalenin hazırlanması sırasında yardımlarını esirgemeyen Sayın Prof. Dr. Ersan KABALCI hocama ve Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü'ne teşekkürlerimi sunuyorum.

Kaynakça

• Haque M.H., “Voltage profile and loss assessment of distribution systems with fixed speed wind generators”, 2014 IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT ASIA), 2014.
• Guerriche K.R., Bouktir T., “Maximum loading point in distribution system with renewable resources penetration”, International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), IEEE, 481-486, 2014.
• Shrivastava C., Gupta M., Koshti A., “Review of forward & backward sweep method for load flow analysis of radial distribution system”, International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 4(6), 5595-5599, 2015.
• Dharageshwari K., Nayanatara C., “Multiobjective optimal placement of multiple distributed generations in IEEE 33 bus radial system using simulated annealing”, 2015 International Conference on Circuits, Power and Computing Technologies [ICCPCT-2015], IEEE, 1-7, 2015.
• Wazir A., Arbab N., “Analysis and optimization of IEEE 33 bus radial distributed system using optimization algorithm”, (JETAE) J. Emerg. Trends Appl. Eng,, 1(2), 2518-4059, 2016.
• Majidi M., “Optimal distributed generation allocation and sizing ın radial distribution networks by cuckoo search algorithm”, İstanbul Technical University Graduate School of Scıence Engıneering and Technology, Doktora Tezi, 83s, İstanbul, 2017.
• Parasher R., Maidi A., “Load flow analysis of radial distribution network using linear data structure”, arXiv preprint arXiv:1403.4702, 2014.
• Akdeniz E., Kaypmaz A., Yağmur E., “Yenilenebilir Kaynaklardan Enerji Üretiminin Şebekenin Enerji Kalitesi Üzerine Etkilerinin İncelenmesi”, Elektrik Mühendisleri Odası, http://www.emo.org.tr/ekler/8e6ba1db0f3 c405_ek.pdf, Yayın tarihi 2006. Erişim tarihi Haziran 27, 2020.
• İçel Y., Baran B., Kaygusuz A., Bektaş Ö., “Yenilenebilir Kaynakları İçeren Güç Sistemlerinin PowerWorld Programı ile Analizi”, Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı TOK2013, 26-28, 2013.
• Karaarslan K., “Dağıtılmış üretim kaynaklarının elektrik dağıtım sistemlerine etkileri”, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 85s, Kocaeli, 2010.
• Geidl M., “Protection of power systems with distributed generation: State of the art”, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, EEH Power Systems Laboratory, Zurich, 2005.
• Uyar M., Gençoğlu M.T., Yıldırım S., “Değişken hızlı rüzgar türbinleri için generatör sistemleri”, III. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Mersin- Türkiye, 2-5, 2005.
• Dulău L.I., Abrudean M., Bică D., “Effects of distributed generation on electric power systems”, Procedia Technology, 12(2014), 683-685, 2014.
• Uzal H., Zonturlu A., Karatepe E., “Enerji iletim ve dağıtım hatlarının matlab ve powerworld simulator ile güç akışı analizi”, Ege Üniversitesi, Elektrik- Elektronik Mühendisliği Bölümü, İzmir, 2011.
• Parihar S.S., Malik N., “Load flow analysis of radial distribution system with DG and composite load model”, International Conference on Power Energy, Environment and Intelligent Control (PEEIC), IEEE, 295-300, 2018.
• Narayan K.S., Kumar A., “Energy savings in radial distribution systems with intermittent wind power and probabilistic load demands”, Energy Procedia, 90, 137-144, 2016.
• Glover, S., Neely, J., White, F., Foster, P., Wasynczuk, O., Pekarek, S., “Secure scalable distributed network test bed at sandia national laboratories”, IEEE International Conference on Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), 23-27, 2007.
• Hossain, E., Kabalci, E., Bayindir, R., Perez, R., “A comprehensive study on distributed network technology”, International Journal of Renewable Energy Research, 4(4), 1094- 1107, 2014.
• Kruegle, H., “CCTV surveillance”, Elsevier Butterworth Heinemann, Amsterdam, s. 572, 2007.
• Willis, H., “Power distribution planning reference book”, New York: M. Dekker, 2004.
• Kishorbha, T. M., Mangroliya, D. G. P., “Recent Trades in Distribution System”, International Journal of Advance Engineering and Research Development, 2(3), 211-217, 2015.
• Sochinskayaa, M., “Distributed networks: experiences, barriers and success factors”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 5-30, 2014.
• Cristian, N., Ahmed, A., Dakyo, B., “Impact Analysis of Distributed Generation on Mesh and Radial distribution network”, Overview and State of the art, ResearchGate, 2013.
• Bosisio, A., “Structural and functional optimization in distribution grid planning”, Politecnico Di Milano, Department of Energy, PhD thesis, Milano, 2015.
• Tande, J. O. G., “Grid Integration of Wind Farms”, Wind Energy, 6, 281-295, 2003.
• Elektrik Mühendisleri Odası. http://www.emo.org.tr/ekler/31bef974be23b27_ek.pdf. Erişim tarihi Nisan 12, 2020.
• Kaya K., Koç E., “Enerji üretim santralleri maliyet analizi”, Mühendis ve Makina, 56(660), 61-68, 2015.
• Ertuğrul Ö.M., Kurt M.B., “Yenilenebilir enerji kaynakları maliyet analizi ve sürdürülebilir yek uygulamaları”, V. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Diyarbakır-Türkiye, 37-41, 2009.