Dağıtık Güç Üretiminin Elektrik Dagıtım Sistemlerinin Güvenilirliği Üzerinde Etkisi

Abstract

Sabit ve güvenilir bir elektrik enerjisini sağlayan sistem, bir ulusun ekonomik ve teknolojik anlamda büyümesi için kaçınılmaz bir önkoşuldur. Buna bağlı olarak, kamu kuruluşlarının, müşterilerin güvenlik ihtiyaçlarını karşılamaya ve milletvekillerinin de gereken maliyetleri mümkün olduğu kadar en alt seviyeye düşürmeleri gerekmektedir. Dünya üzerinde müşteri hizmetlerine gelen şikâyetlerin %90'ı dağıtım kaynağındaki sorunlardan kaynaklanmaktadır. Elektrik firması bu amacı sağlamak için izlediği farklı yollar vardır. Bu yollardan biri, Sermaye üretim merkezi, dağıtılmış enerji üretim sistem çözümü yoluyla bağımsız bir enerji üreticisi tarafından artmakta olan müşteri taleplerini karşılamaktır. Bu yöntemin kullanılması elektrik enerjisini sağlayabilmek için dünyada bir alternatif olan tanımlanabilir. Küçük üretim birimlerinin, alt enerji iletim ve taşıma sistemine bağlı olarak kullanılması, özellikle elektrik enerji taşıma sisteminin eksik kaldığı yerlerde tüketici ve kamu hizmetler için yararlı olabilir. Ancak sistemin planlanması ve işleyiş sürecinde belirsizlikler “enerji üretim dağıtımı” ile daha büyük hal alıyor. Enerji üretim dağıtımının, elektrik sisteminin güvenirliği üzere olan etkisi esas olarak iki faktöre bağlıdır, birincisi “İşletmeye hazır DG sistemi ve onun sisteme olan bağlantı amacı”, ikincisi “Enerji kaynağı DG birimine bağlıdır”. Rüzgâr ve güneş enerjisi gibi kesik kesik olan ve depolanmayan enerji kaynaklarına bağlı olan birimler için daha karmaşık bir model gerekir. DG’nin kullanılamazlığı enerji eksikliği, birimlerin jeneratör arızası veya mevcut enerjinin yetersizliğinden kaynaklanmıştır. Enerji modelinin kullanılması enerji modelinin kullanımı normalde enerji girişinin ölçümleri ( rüzgâr hızı, güneş ışığı ) zaman sürecinde analiz edilmesi gerekmektedir. Ağ dağıtım güvenirliliğini, yenilenebilir enerji üretim dağıtımı incelemek, bu yüksek lisans tez çalışmasında sunulmuştur. Güç sisteminin güvenirliği iki yöntemle ölçülür: Birincisi, karmaşık bir sistem durumunda, matematiksel bir dizi hesaplarla analiz yöntemdir. Monto Carlo simülasyonu (MCS) dağıtım şebekesinin güvenirliğini, yenilenebilir DG üretimin değerlendirebilmek için önerilmiştir. MCS güç sistem çalışmalarında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır, örneğin, olasılıklı güç akışı, ekonomik dağıtım ve güvenirlik değerlendirilmesi. MCS’e dayalı dağıtım sisteminin güvenirliği karmaşık ve doğrusal olmayan sistemlerde fazlasıyla kullanışlıdır. Bu metot analitik metoduna göre yük noktası ve sistem güvenirliği hakkında daha fazla bilgi veriyor. Rüzgâr turbonu ve fotovoltaikin çıkış gücünün belirsizliği nedeniyle bir sistemin güvenirliğini analitik metoduyla anlatmak pek kolay değildir. WT ve PV’nin çıkış xxii gücünü istenilen zamanda çok sayıda yöntemle tahmin edilebilir ancak MCS metoduyla, analitik metodun karmaşıklığının önüne geçebiliyoruz. RBTS bir dağıtım sistemi olarak tezimizdeki metodolojiyi test etmek için yenilenebilir dağıtım sistemi içermektedir. Yeniden özetlemek gerekirse, bu tez çalışmasında üretimin dağıtımı, depolama sistemi ve geleneksel üretimi, dağıtım şebekesinin üzere okuma yapılmıştır. PV ve WT üretim sistemleri dâhil olmak üzere, dağıtım şebekesinin güvenliğini ölçmek için stokastik (bandom) modelini kullandığımızda belirsizlikler doğruyor. Bu nedenle MCS, şebekeyi test etmek için uygulanmıştır. Şebeke(ağ), üç tür dağıtım enerji kaynağından oluşmaktadır: Güneş fotovoltaik (PV), rüzgâr turbonu (WT) ve gaz turbonu (GT). PV ve WT stokastik modelleri rastgele tahminler doğrultusunda kullanılmıştır. Üretim dağıtım sistemini test edip daha iyi bir sonuç almak için, farklı durum ve konfigürasyonlar tanımlanmıştır, örneğin DG’nin dört besleyicideki yerleşimi, DG’nin iki iki besleyicideki yerleşimi ve ayrıca iki farklı besleyicinin iki farklı bölümünde sürdürmek. Bu çalışma üretim dağıtım sisteminin uygulanmasıyla dağıtım sistemin güvenirliğini arttırabileceğimizi öne sürüyor. DG modelinin güvenlilik değerlendirilmesi ve ilişkin indeksleri örneğin, SAIFI, SAIDI hesaplamak için tanımlanmıştır. Geliştirilmiş bir model kullanımı ve örnek çalışmalar DG’nin dağıtım güvenlik indekslerinde etkisi değerlendirilip gösterilmiştir. Son olarak analizin sonucu gösteriyor ki DG, sistem ve müşteri güvenliğini arttıran yeteneğe sahiptir. Bu çalışmada, test dağıtım ağı üzerinde güvenilirlik değerlendirmesi yapılmıştır. Bu degerlendirmede RBTS Bus2 verisi kullanılmıştır, çünkü başarısızlık oranı ve ortalama yeniden yapılandırma süreleri ve devreleri, dönüştürücüler ve kırıcılar gibi her dağıtım bileşeni üzerine çok detaylı bilgi sunmaktadır. Orijinal RBTS Bus2 dağıtılmış enerji içermediğinden, sistem, PV, WT veDGT'lere modifiye edilmiştir. Rastlantısal çıktı üretimi olan PV veWT'yi içeren dağıtım ağlarının değerlendirmesinde, olasılık tekniklerinin kullanılması gerekmektedir. Bu amaç için Monte Carlo Simülasyonu cok kullanışlıdır, sistem bileşenlerinin yapay gecmişini oluşturmak için sadece temel bilgilere ihtiyaç duyar. Sistem öğesinde büyük ve rastgele sayılar ve senaryolar oluşturularak, frekanslar ve her yükleme noktasındaki kesinti süreleri hesaplanarak hata payı ve ortalama yeniden yapılandırma süresi kolayca bulunabilir. SAIFI ve SAIDI ve EENS gibi ortak indeksleri dağıtım şebekesi değerlendirilnesi için DG lersiz olarak 7 durumda ve DG toplulukları rezervasyon sistemle muhasebe edilir .Bu 7 durumda besleyicilerin uzunluğuna artırdığımız gibi bu sonuçtan besleyici uazunluğun çoğaltılmasıyla hız miktarının kırılmasını ve diğer indekslerin geçerliliklerinin artmasını anlamış olduk . SAIFI,SAIDI ve EENS % 30.1, 15.5 ve 19.8 xxiii ,e kadar çoğalmışlardır . ikinci durumda bir DG topluluğuyla SAIFI,SAIDI ve EENS sırasıyla % 27.1 , 5.8 ve 6.3 seviyede iyileşmişlerdir . Dördüncü durumda ise SAIFI,SAIDI ve EENS rezervasyonu sırasıyla % 32.4, 7.6 ve 8.1 seviyede çoğalmışlar, 3.durumda da iki DG topluluğuyla SAIFI,SAIDI ve EENS sırasıyla % 16.2, 3.4 ve 3.8 seviyede iyileşmiş ve 5. Durumda da SAIFI,SAIDI ve EENS rezervasyonu sırasıyla % 21.1, 5.7 ve 6.2 kadar artmıştır . Bu mutalaa, geniş çaplı üretimlerin uygulanması dağıtım şebekerinin geçerliliğini iyileşlirilmesini gösteriyor. DG,lerin stimülasyonu geçerliliğin değerlendirilmesi ve SAIFI,SAIDI gibi ilgili indekslerin muhasebesinde veriliyor . Bu durum model gelimesinden ve konulu mutalaalardan kullanmakla sözkonusu oluyor . ve DG,lerin konumu ve sayısının dağıtım geçerliliği indeksleri üzerinde etkili oluyor . Nihayette de irdeleme ve analiz sonuçları DG,nin sistem geçerliliğinin ve müşterinin değerini çoğaltma gücünü ispat ediyor . Tekrar etmek gerekirse, normal dağıtım kullanan PV stokastik modeli güneş yalıtımındaki kesintileri simüle etmek için geliştirilmiştir. 2 parametreli Weibull dağıtımı, rüzgar hızının rastlantısallığını simüleetmeki çin WT çıkış gücü modeli ile kullanılmak için önerildi. DGT modeli zirvedeki yüklemenin tedariği için geliştirilmiştir. Hata payı ve ortalama yenileme zamanı tüm dağıtılmış enerji kaynaklarına dagitilmis ve bu göstergeler güvenilirlik için kayda alınmıştır. SAIFI, SAIDI ve EENS gibi göstergeler, mikrogritli, mikrogritsiz ve depolama sisteminde olmak üzere 3 vakada dağıtım ağının güvenilirliğini değerlendirmek için hesaplanmıştır.

A stable and reliable electric power supply system is an inevitable pre-requisite for the technological and economic growth of any nation. Due to this, utilities must strive and ensure that the customer’s reliability requirements are met and the regulators requirements satisfied at the lowest possible cost. It is known fact around the world that 90% of the of the customer service interruptions are caused due to failure in distribution system. The electric utility company will strive to achieve this objective via many different means, one of which is to defer the capital distribution facility requirements in favor of a renewable distributed generation solution by an independent power producer to meet the growing customer load demand. The evaluation of reliability of distribution networks including renewable and non-renewable distributed generations, is presented in this master thesis. The Monte Carlo simulation algorithm is applied to a test network. The network includes three types of distributed energy resources solar photovoltaic (PV), wind turbine (WT) and gas turbine (GT). In order to make the study more realistic, an stochastich model for the renewable sources has been developed. PV and WT stochastic models have been used to simulate the randomness of these resources. Wind velocity and sunlight intensity are those important paramteres that are variable of time and in this master thesis for wind velocity weibull distribution and for the sunlight insolation normal distribution have appiled to measure their uncertainity. This study shows that the implementation of distributed generations can improve the reliability of the distribution networks. Modeling of DGs in reliability assessment and computing of related indices such as SAIFI, SAIDI is introduced. Using model development and case studies it is discussed and shown that location and numbers of DGs effect in distribution reliability indices. Finally, analysis results demonstrates that DG has the ability of improving the reliability of system and customer.