Güç Sistemlerinde Farklı Enerji Depolama Seviyelerinde Sistem Kararlılığının İncelenmesi

Abstract

Günümüzde fosil yakıt kökenli üretim yollarının kaynakları gittikçe tükenmekte ve çevre kirliliğine neden olmaktadır. Fosil kaynakların sınırlı olması, bizi yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneltmektedir. Yenilebilir enerji kaynakları ile yapılan üretim ise değişen küresel iklim şartları problemini beraberinde getirmektedir. Güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynakları gün içerisinde farklı üretim değerlerine sahip oldukları için dalgalanan talebe hızlı ve güvenilir yanıt verememektedir. Bu da enerjiden daha verimli ve sürekli faydalanmak adına enerjinin depolanması konusunu beraberinde getirmektedir. Bu makalede 2 farklı güç değerlerindeki Enerji Depolama Sisteminin(EDS) güç sistemi kararlılığı üzerindeki etkileri ayrı ayrı incelenmiştir. Analiz için IEEE 14 baralı güç sistemi kullanılarak 2 farklı güçte enerji depolama sistemi, güneş ve rüzgar üretim birimleri entegre edilen test sistemleri oluşturulmuştur. Düşük ve yüksek güçteki depolama sistemleri ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla birlikte oluşturulan senaryolarda güç sistemlerinde yaşanması olası bir arıza oluşturularak bu arıza karşısında sistemin verdiği tepkiler incelenmiştir. Simülasyonlar Matlab programında; Hadi Saadat’ın kararlılık analizi için temel kabul edilen programı üzerinden geliştirilerek tasarlanan Enerji Depolama Sistemi üzerinden gerçek zamanlı üretim değerleri kullanılarak rotor açı, frekans ve gerilim kararlılığı analizleri gerçekleştirilmiştir. Enerji depolama sisteminin gücünün arttırılmasıyla sistemin arıza karşısında kararlı kalma süresinin düşük güçteki depolama sistemine göre genel olarak arttığı gözlemlenmiştir.

Keywords

• Enerji Depolama Sistemi
• Dağıtık Üretim
• Yenilenebilir Enerji
• Güç Sistem Kararlılığı

Investigation of System Stability at Different Energy Storage Levels in Power Systems

Abstract

Today, the resources of fossil fuel-based production routes are becoming increasingly depleted and cause environmental pollution. The limited fossil resources lead us to renewable energy sources. Production with renewable energy sources brings with it the problem of changing global climate conditions. Since renewable energy sources such as sun and wind have different production values during the day, they cannot respond quickly and reliably to fluctuating demand. This brings with it the issue of storing energy in order to benefit from energy more efficiently and continuously. In this article, the effects of Energy Storage System (EDS) at 2 different power values on power system stability are examined separately. For the analysis, test systems with 2 different power energy storage systems, solar and wind generation units integrated were created by using the IEEE 14 busbar power system. In scenarios created with low and high power storage systems and renewable energy sources, a possible failure in power systems is created and the reactions of the system in the face of this failure are examined. Simulations in Matlab program; Rotor angle, frequency and voltage stability analyzes were carried out by using real-time production values on the Energy Storage System, which was developed and designed on the basis of Hadi Saadat's program for stability analysis. It has been observed that by increasing the power of the energy storage system, the stability time of the system against failure generally increases compared to the low-power storage system.

Keywords

• Energy Storage System
• Distributed Generation
• Renewable Energy
• Power System Stability

References

1. Acar A. (2022). Yenilenebilir Enerjiye Dayalı Güç Sistemlerinde Enerji Depolamanın Sistem Kararlılığı Üzerine Etkileri (Yüksek Lisans Tezi). İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Malatya.
2. Bahçeci̇ S, Daldaban F. (2017). Dağıtım Şebekelerinde Güneş Panelleri ve Enerji Depolama Sistemi Uygulaması. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 4(3), 308-313.
3. Çalıker A, Özdemi̇r E. (2013). Modern Enerji Depolama Sistemleri Ve Kullanım Alanları. V. Energy Effıcıency And Qualıty Symposıum.
4. Erdoğan Ö. (2021). Enerji Depolama. http://www.guyad.org/Eklenti/241,guyad-enerji-depolama Ibrahim H, Ilinca A, Perron J. (2008). Energy storage systems—Characteristics and comparisons. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(5), 1221-1250.
5. Karahan O, Özan A, Bağrıyanık M. (2020). The Effects of Mobile Battery Electricity Storage Systems On The Distribution Network. 2020 12th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), 183-187.
6. Kocaman B. (2013). Akıllı Şebekeler ve Mikro Şebekelerde Enerji Depolama Teknolojileri. BEU Journal of Science 2(1), 119-127.
7. Kurt G. (2010). Technical and economical analysis of energy storage technologies used for wind energy storage. National Conference on Electrical, Electronics and Computer Engineering, 17-21.
8. Kuşdoğan Ş. (2015). Yenilenebilir Enerji Kaynaklarında Enerji Depolama Uygulamalarının Verimliliği. 10.

9. Özdemir E, Aktaş A, Erhan K, Özdemir Ş. (2017). Akıllı Şebekelerde Enerji Depolama Uygulamalarının Önündeki Fırsatlar Ve Karşılaşılan Zorluklar. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(2), 499-506.
10. Özdemir N, Hadra M. (2016). Yenilenebilir Enerji Kaynakları İçin Depolama Yöntemleri. Geliş tarihi gönderen http://gsk.cigreturkiye.org.tr/bildiriler2016/4.3.pdf
11. TSKB. (2020). Enerji Sektör Görünümü. https://www.tskb.com.tr/i/assets/document/pdf/enerji-sektor-gorunumu-2020.pdf
12. Turan M T. (2014). Akıllı şebekelerde arıza analizi ve koruma. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.