Öz: Giriş: Geleneksel olarak enerji dağıtım şebekeleri radyal şekilde (şalt sahasından yüke doğru) çalışmaya göre dizayn edilmiştir; fakat 1970’lerin sonlarına doğru, dağıtım şebekelerine entegre edilmeye başlanan yenilenebilir enerji kaynakları – bunların en başında güneş panelleri olarak bildiğimiz ve enerji elde ettiğimiz foto-voltaikler (photo-voltaics, PV) gelir- dağıtım şebekelerine istenmeyen şekilde etki edebiliyor. Bu yenilenebilir enerji kaynaklarının genel adı dağınık enerji kaynaklarıdır ve son yıllarda kullanımları ülkemizde çok fazla olmasa da artmaktadır. Bunun nedeni ise dünya devletlerinin sınırlı sayıda olan fosil yakıt bağımlılığından kurtulmak istemesi ve çevre kirliliğinin önüne geçmek istemeleri olarak gösterilebilir. Amaç: Bu çalışmada, bir enerji dağıtım sistemine dağınık enerji kaynağı (PV) eklendiğinde şalt sahasına doğru oluşan terse güç akışı problemini inceleyeceğiz. Kapsam: Yapılan araştırma, North Carolina State University FREEDM System Center imkanları doğrultusunda elde edilen çatı tipi PV güneşlenme verileri ile yük profilini içermektedir. Bu verilerin terse güç akışı problem üzerine etkileri yüzdesel olarak incelendi ve enerji dağıtım sistemine etkileri tespit edildi. Sınırlıklar: Bir enerji dağıtım sistemine PV eklemek yüksek maliyet, zaman ve bürokratik izinler içerdiğinden dolayı ve bu çalışma için deneysel bir enerji dağıtım sistemi kurulamayacağından, IEEE 34 Düğüm Test Sistemi ve simülasyon programı kullanılmıştır. Yöntem: Çalışmanın yöntemi, bir dağıtım sistemi modeli olan IEEE 34 Düğüm Test Sistemi’ni Electric Power Research Institute (EPRI) tarafından geliştirilen OpenDSS (Distribution System Simulator) simülasyon programına aktararak 828, 840 ve 848. baraların her birine PV sistemi yerleştirerek yüzdesel oranlarla etkilerini araştırmak üzerinedir. Bu oranlar sırasıyla %0, %25, %50, %75 ve %100 PV katılımıdır. Bu oranları belirli bir şekilde değil rastgele kendimiz seçerek kullandık, bunun sebebi ise havadaki ani değişimler (bulutlu havalar, yağmurlu veya fırtınalı havalar vs.) PV penetrasyonunu etkileyeceği içindir. %100 PV katılımı olduğunda PV gücünü 1 MVA olarak belirledik ki bu toplamda 3 MVA değerinde bir güç demektir. PV bağlantısını ise 3-fazlı delta bağlantı olarak seçtik. Bundan sonrası için özellikle yüksek penetrasyon sağlanan öğle saatlerinde PV gücü terse akmaya başlayınca komşu devre sistemlerine ve şalt sahasına nasıl bir etkide bulunduğunu gözlemledik. Bulgular: İlk olarak %0 PV katılımı sonuçlarına baktığımızda herhangi bir terse güç akışı gözlemlememekteyiz. Sistemin gücü ise 675 kVA tepe değeri civarında seyretmektedir. %25 PV katılımına baktığımızda şalt sahasına doğru 232,5 kVA (-232,5 kVA genel sisteme göre) tepe değerinde bir terse güç akışı ile karşılaşmaktayız; ancak sistemin gücünün tepe değeri yine 675 kVA civarındadır. %50 PV katılımına baktığımızda ise terse güç akışı artış gösterip tepe değeri 344,7 kVA civarında oluyor. Artık PV katılımı da artmaya başladığından sistemin güç değeri 788,6 kVA tepe değerinde seyrediyor. %75 PV katılımında ise terse güç akışı 522,6 kVA civarında, %100 PV katılımında ise bu değer maksimum değere ulaşıp 704,6 kVA tepe değerinde izleniyor. Bu sırada genel sistem gücü 788,6 kVA tepe değerinde seyrediyor. Sonuç: Bulgular bölümünde de belirtildiği gibi dağıtım sistemine PV eklenmesi ve yüksek penetrasyonda çalışması şalt sahasına ve komşu devrelere terse güç akışına sebep olduğu görülmüştür. Bu durum istenmeyen sonuçlara yol açıp enerji dağıtım sistemindeki cihazlara zarar verip, enerji kesintilerine varıncaya kadar çeşitli problemlere sebep olabilir. Örneğin; bir bölgenin gücü ile aynı oranda terse güç akışı karşılaştığı zaman o bölgede sanki hiç yük yokmuş gibi davranıp jeneratör tarafında frekans artışından kaynaklı gerilim yükselmesine sebep olur ve bu hiç istenmeyen bir durumdur. Bu tarz problemlerin önüne geçilebilir mesela; tek yönlü rölelerden ziyade, çift yönlü role kullanılması problemin çözümü olarak gösterilebilir.
Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir Enerji, Dağıtım, Foto-Voltaik(PV), Terse Güç Akışı
|
