Rüzgâr Santrallerinin Güç Sistemlerine Etkilerinin İncelenmesi Ve Şebekeye uyumluluk Analizi

Abstract

Rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi son yıllarda oldukça hızlı bir artış göstermiştir. Şebeke işletmecileri, artan rüzgâr santrallerinin şebekede güvenilir, kaliteli ve sürekli işletilmesi için yönetmelikler düzenlemekte ve bu yönetmeliklerde belirtilen şartların tüm rüzgâr santralleri için uygunluğunun tespitini gerekli kılmaktadırlar. Bu tez çalışması kapsamında, rüzgâr türbinlerinin güç kalitesi karakteristikleri IEC 61400-21 standardına göre incelenmiş, rüzgâr santrallerinin bağlandığı şebeke üzerindeki güç kalitesi etkileri tanımlanmıştır. Rüzgâr gücü entegrasyonun yüksek olduğu ülkelerin ve Türkiye’nin şebeke yönetmeliklerinde belirtilen bağlantı koşulları değerlendirilmiş olup yorumlar ve öneriler sunulmuştur. Çalışma kapsamında, 48 MW kurulu gücünde, proje geliştirme çalışmaları devam eden bir rüzgâr santralinin, Türkiye şebeke yönetmeliğine uygunluğunun tespiti amacıyla sürekli ve geçici hal analizleri DigSILENT Power Factory güç sistemi analiz programı ile gerçekleştirilmiştir. Sürekli hal analizleri ile santralin yük akışı, kısa devre çalışmaları yapılmış olup, yönetmelikçe istenen reaktif güç kapasitesi tespit edilmiştir. Geçici hal analizleri kapsamında ise, rüzgâr santralinin arıza durumlarında sisteme bağlı kalabilme yetenekleri tespit edilmiş, arıza sonrası aktif güç tepkisinin uygunluğu şebeke yönetmeliklerinde belirtilen şartlar ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca yönetmelikçe talep edilen reaktif güç desteği diğer bir ifade ile gerilim kontrol şartları da değerlendirilmiştir.

In the recent years, there has been a considerable increase on electricity production from wind energy all over the world. The problems have started to arise in power system network after increase of wind energy installed power in the grid. The grid operators publish the regulations for the wind farms to be connected to power system in order to ensure safe operation in terms of power system security, stability and quality. In this research study, the power quality characteristics of wind turbines were examined in accordance with IEC 61400-21 and power quality effects of wind farms on the network have been defined. The grid code connection requirements specifically related with wind farms integration to grid in Turkey and the other countries have been evaluated, the comments and proposals have been made. Besides, in the scope of study, steady state and dynamic-transient analysis of selected wind farm whose capacity is 48 MW, have been conducted with DigSILENT Power Factory power system analysis software in order to determine the compliance of a wind farm to the Turkish grid. The load flow and short circuit studies for the plant have been carried out by means of steady-state analysis and reactive power capacity has been determined to be in accordance with the regulations. In the scope of dynamic analysis, the fault ride through capability of wind farm has been investigated and the active power restoration capability after fault has been compared with grid code requirements. Also the voltage control selected wind farm has been evaluated in line with Turkish grid code.