Akıllı Mikroşebekeler için Voltaj Profillerinde Bulut Kaynaklı PV Etkisi

Abstract

İnsanlık tarihinde, elektrik enerjisinin icadının etkilediği kadar, herkesin yaşamını olumlu bir şekilde etkileyen başka bir buluş yoktur. Elektrik ile birlikte, medeniyetin yükselişi hız kazandı, endüstriyel teknolojiler gelişti ve bilimsel gelişmeler kendilerine daha uygun bir ortam buldu. Ancak, artan elektrik talebini karşılayabilmek için üretim maliyetlerinin düşürülmesi gerekiyordu. Bu doğrultuda, enerji sektörü ucuz elektrik üretimi için fosil yakıt bazlı çözümler kullandı. Ancak günümüzde, fosil yakıt kaynakları sınırlı oldukları için ve atmosferdeki sera gazı emisyonunu artırdıklarından, elektrik üretimi için daha temiz ve daha sürdürülebilir yöntemler kullanmaya yönelik bir eğilim oluştu. Bu trend, özellikle modern elektrik şebekeleri için, yenilenebilir enerji kaynaklarını (YEK) yeni bir çözüm olarak masaya getirmektedir. Bununla birlikte, YEK'lerin davranışları tahmin edilmesi zor ve çevresel etkenlere aşırı derecede bağımlı olduğu için, özellikle mikroşebekeler gibi alçak gerilim şebekelerinde, bu kaynakların şebekeye entegrasyonunda bazı ciddi sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu tezde, bulutların kaotik hareketleri ile sık sık kesintiye uğrayan güneş ışınlarından kaynaklanan, fotovoltaik güç üretimindeki dalgalanmaların, Malta College of Arts Science and Technology (MCAST) kampüsüne ait olan bir gerçek mikroşebeke sisteminin yük voltajı seviyeleri üzerine olan etkisi araştırılmıştır. Ek olarak, mikroşebekenin sağlıklı bir şekilde çalışmaya devam etmesini sağlamaktan sorumlu olan yardımcı kaynakların (batarya depolama sistemi ve dizel jeneratör) yük voltaj profillerine olan etkisi de verilmektedir. Yazar, gerekli simülasyonlar ve sistem tasarımları için MATLAB/Simulink platformunu kullanmıştır.

In the history of humanity, no other invention has positively influenced everyone's life as much as the invention of electrical energy. With the electricity, the rise of civilization gained momentum, industrial technologies advanced, and scientific developments found more suitable habitat for themselves. However, in order to meet the growing demand for electricity, production costs had to be reduced. In this direction, the energy sector used fossil fuel-based solutions for cheap electricity production. However, nowadays, a tendency to use cleaner and more sustainable methods for electricity production has occurred since fossil fuel sources are limited and they increase the greenhouse gas emissions in the atmosphere. This trend brings renewable energy resources (RER) to the table as a new solution, especially in the modern electricity networks. However, since behaviors of the RERs are challenging to forecast and highly dependent on environmental factors, these resources have some severe problems in the integration into the grid, particularly in the low voltage networks, such as microgrids. In this thesis, the impact of the fluctuations in photovoltaic power (PV) generation, which happens because of frequently interrupted solar radiance by the chaotic movements of the clouds, on the load voltage levels of a real field microgrid system belonging to the Malta College of Arts Science and Technology (MCAST) campus is investigated. Also, the impact of the auxiliary sources (battery storage system and diesel generator) that are responsible for ensuring that the microgrid healthily continues its operation on the load voltage profiles is presented. The author used the MATLAB/Simulink platform for the necessary simulations and system designs.