Akıllı şebeke altyapısı ile yenilenebilir enerji santrallerinin şebeke entegrasyonu ve koruma sistemi dizaynı

Abstract

Elektrik enerjisinin üretimi, iletimi ve dağıtımında Tesla'dan bu yana kullanılmakta olan teknoloji, 21. yüzyıla ait yeni nesil bileşenlerin eklenmesi ile birlikte hızlı bir değişim sürecine girmiştir. Geleneksel üretim santrallerinin kullanımının devam etmesi ile birlikte yeni nesil üretim tesisleri olarak kabul edilen yenilenebilir enerji santrallerinin şebeke entegrasyonu ile birlikte, yenilenebilir enerji santrallerinin değişken üretim profili dolayısıyla şebeke üzerinde oluşan etkinin düzeltilmesi gerekmektedir. Yenilenebilir enerji santrallerinden olan güneş enerji santrallerinin üretim profili hava şartları, mevsimsel etki ve güneş radyasyon verilerine göre gün içerisinde değişim göstermektedir. Bu etkilerden kaynaklı değişken üretimin şebeke üzerindeki gerilim regülasyonuna olan etkisini minimize etmek için boyutlandırma ve konumlandırma çalışmalarının optimal şekilde gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Diğer yandan, yeni nesil tüketiciler içerisinde önemli bir yer edinmesi beklenen elektrikli araçların değişken tüketim profilinin şebeke üzerinde oluşturacağı etki incelenmeli ve şarj istasyonlarının kapasite tayini bu parametreler göz önüne alınarak gerçekleştirilmelidir. Güneş

santrallerinin konumlandırılacağı alanlarda mikro şebekeleri göz önüne aldığımızda santrallerin ve elektrikli araçların şebeke üzerinde oluşturacağı etkinin genliği daha yüksek olacaktır. Bu bağlamda, mikro şebekelerde gerçekleştirilecek olan güneş santrali ve elektrikli araç şarj istasyonları entegrasyonu şebeke üzerinde daha büyük etki oluşturacak ve daha optimal bir çözüm sunularak boyutlandırma ihtiyacı ortaya çıkaracaktır. Boyutlandırma çalışmaları esnasında gerçekleştirilecek olan optimizasyon çalışmaları ile mikro şebekelerde gelecek nesil üretim ve tüketim ünitelerinin şebeke ile sorunsuz çalışması sağlanabilecektir. Gerçekleştirilen tez çalışması ile mikro şebekelerde gerilim regülasyonunu stabil hale getirmeyi amaçlayan elektrikli araç ve güneş enerji santrali boyutlandırma ve konumlandırma optimizasyonu sunulmuştur. Çalışmada güneş santrali modellemesi gerçekleştirme aşamasında fiziksel ve elektriksel limitler baz alınarak nominal kapasite kullanımı öngörülmüştür. Mikro şebekelerde güneş santrallerinin olası etkilerinin incelenmesi ve optimal boyutlandırma kriterleri baz alınarak güneş santrali entegrasyonu aşamalarının şebeke üzerinde oluşturduğu etkinin gerilim regülasyonu üzerindeki etkisinin minimize edilmesi amaçlanmıştır. Değişken profilli tüketicilerin mikro şebeke üzerinde olan etkisinin güneş santrali ile birlikte azaltılması amaçlanarak bu alanda katkı sağlanılması öngörülmüştür. Mikro şebeke modeli üzerinde analiz gerçekleştirilebilmesi için Yıldız Teknik Üniversitesi Davutpaşa Kampüsü'ne ait dağıtım şebekesi modellenmiştir. Çalışmanın ikinci aşaması olarak çatı tipi güneş santralleri ve elektrikli araç modelleri oluşturulup benzetim ortamına aktarılmıştır. Oluşturulan benzetim modeli üzerinde değişken profilli üretim ve tüketim ünitelerinin şebeke gerilim regülasyonu üzerindeki etkisi senaryo tabanlı olarak incelenmiş ve sonuçlar bu parametrelere göre değerlendirilmiştir.