Elektrik Dağıtım Şebekelerinde Rüzgar ve Güneş Enerji Santrallerinin Şebeke Entegrasyonunun DİGSİLENT'ta Esnek AC İletim Sistemleri (FACTS) ile İncelenmesi

Öz

Günümüzde, artan nüfus ve ilerleyen teknolojik gelişmeler enerji tüketimini artırmaktadır. Tüketim oranını koruyabilecek bir ölçekte üretilemeyen, yeniden oluşturulamayan veya yeniden kullanılamayan doğal kaynaklar genellikle sabit miktardadır ve doğanın yeniden oluşturabileceğinden çok daha hızlı tüketilir. Kısıtlı olmalarından dolayı dünya ülkelerini ekonomik, politik ve çevresel açıdan etkilemektedir. Bu bağlamda yenilenebilir enerji kaynakları fosil yakıtlar ve nükleer enerji kaynaklarına karşı güçlü bir alternatiftir ve ekonomik, politik ve çevresel açıdan problemleri en aza indirgemek için büyük bir potansiyele sahiptir. Rüzgar ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları, çevre dostu olmaları ve sürdürülebilir enerji üretimine katkı sağlamaları açısından önemlidir. Son zamanlarda , talep edilen yükün sürekli değişmesi güç sistemlerinin daha karmaşık bir hal alması gibi nedenlerden dolayı yüksek güçlü santrallerin kurulumu hız kazanmıştır. Ancak, bu yüksek güçteki enerji kaynaklarının dağıtım şebekelerine entegrasyonu bazı zorlukları beraberinde getirmektedir. Bu makalede, Elektrik Dağıtım Şebekelerinde Rüzgar ve Güneş Enerji Santrallerinin Şebeke Entegrasyonunun DİGSİLENT'ta Esnek AC İletim Sistemleri (FACTS) ile İncelenmesi üzerine bir değerlendirme sunulacaktır.

Anahtar Kelimeler

• Analiz
• Dağıtım Şebekesi
• Enerji Santralleri
• FACTS Cihazları
• Yük Akışı

The Examination of Grid Integration of Wind and Solar Energy Power Plants in Electricity Distribution Grids with Flexible AC Transmission Systems using Digsilent

Abstract

Today, growing populations and advancing technological developments are increasing energy consumption. Natural resources that cannot be produced, regenerated or reused at a scale that can maintain the rate of consumption are usually in fixed quantities and are consumed much faster than nature can regenerate them. Due to their scarcity, they affect the countries of the world economically, politically and environmentally.In this context, renewable energy sources are a strong alternative to fossil fuels and nuclear energy sources and have great potential to minimize economic, political and environmental problems. Renewable energy sources such as wind and solar energy are important because they are environmentally friendly and contribute to sustainable energy production.Recently, the installation of high-power power plants has gained momentum due to reasons such as the constant change in the demanded load and the more complex power systems. However, the integration of these high-power energy sources into distribution networks poses some challenges. In this paper, an evaluation of the Grid Integration of Wind and Solar Power Plants in Electricity Distribution Grids with Flexible AC Transmission Systems (FACTS) in DİGSILENT will be presented.

Keywords

• Analysis
• Distribution Grid
• Energy Plants
• FACTS Devices
• Load Flow

References

1. Abido M. A., (2008). Power system stability enhancement using facts controllers: A review, The Arabian Journal for Science and Engineering, 34, Number 1B,153-172.
2. Acha, E., Fuerte-Esquivel, C. R., Ambriz-Perez, H., & Angeles-Camacho, C. (2004). FACTS: modelling and simulation in power networks. John Wiley & Sons.
3. Agüero, E.D., Cepeda, J.C. and Colomé, D.G. (2014). FACTS models for stability studies in DIgSILENT Power Factory. 2014 IEEE PES Transmission & Distribution Conference and Exposition-Latin America (PES T&D-LA), ss. 1-6.
4. Barrios-Martínez, E. and Ángeles-Camacho, C. (2017). Technical comparison of FACTS controllers in parallel connection. Journal of Applied Research and Technology, 15(1): 36-44.
5. Bayraktar, E. (2021). Enerji sistemlerinde gerilim kararlılığının artırılmasında facts cihazların uygulaması. Yüksek lisans tezi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Bitlis Eren Üniversitesi.
6. Becerik Mir,G. (2022). Coordinated transmission expansion planning with wind power generation and facts devices. Graduate School of Natural And Applied Sciences, Dokuz Eylül Unıversıty.
7. Carlak, H. F. and E Kayar, E. (2019). Volt/VAR regulation in energy transmission systems using SVC and STATCOM devices. Balkan Journal of Electrical and Computer Engineering. 7(4).
8. Crow, M. (2004). Power quality enhancement using custom power devices [Book Review]

9. Darabian, M. and Jalilvand, A. (2017). A power control strategy to improve power system stability in the presence of wind farms using FACTS devices and predictive control. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 85, 50-66.
10. Değirmenci, S. (2016). Environmental Impact and Capacity analysis of Renewable Energy resources: Case Study of Wind Energy in Turkey. A Thesis Submitted to the Graduate School of Engineering and Sciences of İzmir Institute of Technology in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Environmental Engineering
11. Döşoğlu M. K (2010). Rüzgâr santralinde gerilim ve güç kontrolünün facts cihazları ile incelenmesi. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Eğitimi Anabilim Dalı, Düzce Üniversitesi.
12. Edvard C, (2014). 9 Most Common Power Quality Problems. https://electrical-engineeringportal.com/9-most-common-power-quality-problems (Available From: 08.06.2021).
13. Ersavaş, C. (2013). Elektrik şebekelerinde facts cihazlarının optimum yerleşimi. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ege Üniversitesi.
14. Gencer, E. (2018) Orta gerilim şebekelerinde gerilim sarkmalarına dstatcom etkileri. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Sakarya Üniversitesi, 87.
15. Gyugyi, L. (2000). Application characteristics of converter-based FACTS controllers. PowerCon 2000. 2000 International Conference on Power System Technology. Proceedings (Cat. No. 00EX409), ss. 391-396,
16. Habur, K. and O’Leary, D. (2004). FACTS-flexible alternating current transmission systems: for cost effective and reliable transmission of electrical energy. Siemens-World Bank document–Final Draft Report, Erlangen, 46.
17. Haghifam, M.R. and Malik, O.P., (2007). Genetic algorithm-based approach for fixed and switchable capacitor placement in distribution systems with uncertainty and time varying loads, IET Gener. Transm. Distrib., 1(2):244-252.
18. İşin, E. (2022). Güneş enerji santrallerinde güç faktörü ve gerilim kararlılığının belirlenmesi. Yüksek lisans tezi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Konya Teknik Üniversitesi.
19. Kalair, A., Abas, N., Kalair, A., Saleem, Z. and Khan, N. (2017). Review of harmonic analysis, modeling and mitigation techniques. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 78, 1152-1187.
20. Kehrli, A. and Ross, M., (2003). Understanding grid integration issues at wind farms and solutions using voltage source converter FACTS technology, IEEE Power Engineering Society General Meeting, 1822-1828.
21. Kumar, N.S. and Gokulakrishnan, J., (2011). Impact of FACTS controllers on the stability of power systems connected with doubly fed induction generators, Electrical Power and Energy Systems, 33(5):1172-1184.
22. Mahela, O.P., Shaik, A.G. and Gupta, N. (2015). A critical review of detection and classification of power quality events. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 495-505.
23. Navani, J., Sharma, N. and Sapra, S. (2012). Technical and non-technical losses in power system and its economic consequence in Indian economy. International Journal of Electronics and Computer Science Engineering, 1, (2): 757-761.
24. Özdemir, E. (2007). Dağılmış Enerji Üretim Sistemleri ve Yardımcı Hizmetler. 12. Elektrik, Elektronik, Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Ulusal Kongresi, 14-18.
25. Sadaiappan, S., Renuga, P. and Kavitha, D. (2010). Modeling and simulation of series compensator to mitigate power quality problems. International Journal of Engineering Science and Technology, 2, (12): 7385-7394.
26. Samancıoğlu, G. (2014). Rüzgar havza planlaması ve rüzgar santrallerinin şebekeye olan etkilerinin digsilent programı ile modellenmesi. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi.
27. Singh, B., Sharma, N.K. and Tiwari, A.N., (2010). A comprehensive survey of optimal placement and coordinated control techniques of facts controllers in multi-machine power system environments, Journal of Electrical Engineering & Technology, 5(1):79-102.
28. Sundareswaran, K. (2010). Optimal Placement of Static VAR Compensator (SVC’s) using particle swarm optimization, power, control and embedded systems, Allahabad, India, 1-4.
29. Suresh, V. and Sreejith, S. (2017). Power flow analysis incorporating renewable energy sources and FACTS devices. International Journal of Renewable Energy Research, 7 (1): 452-458.
30. Tabak, B. and T-Yalçın M.(2004). Elektrik Güç Sistemlerinde Enerji Kalitesi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 8(1).
31. Tammelin, B. and Seifert, H. (2001). Large wind turbines go into cold climate regions. Power. 20: 30.
32. Tekin, M., Keçecioğlu, Ö.F., Erafşar, Ö., and Şekkeli, M. (2016). Bir hidroelektrik santralinin(HES) elektrik şebekesindeki harmonik Oluşumuna Etkisinin İncelenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(2),70-77.
33. Uzun, U.E (2022). Facts Cihazları Kullanılarak Elektrik Güç Sistemlerinin Kararlılık Yapısının İncelenmesi Ve Çoklu Bara Uygulamaları. Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi.
34. URL-1, www.enerjiatlasi.com/gunes/ 2 Mayıs 2024.
35. URL-2, www.enerjiatlasi.com/ruzgar/ 3 Mayıs 2024.
36. URL-3, www.teias.gov.tr/turkiye-elektrik-uretim-iletim-istatistikleri, 5 Mayıs 2024.
37. Vural, A. (2001). Flexible AC Transmission a Unified Power Flow Controller, Master Thesis, Gaziantep Üniversitesi.
38. Wu, F., Zhang, X. P., Godfrey, K. and Ju, P., (2007). Small signal stability analysis and optimal control of a wind turbine with doubly fed induction generator, IET Gener. Transm. Distrib., 1(5):751-760.
39. Yaşar, C., Aslan, Y. and Biçer, T. (2010). Bir dağıtım transformatörü bölgesindeki kayıpların incelenmesi. Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, (022): 9-22.
40. Yeşilbudak, M., Bayındır, R., and Çetinkaya, Ü.(2016) Güç sistemlerinde gerilim kararlılığını etkileyen faktörler; Gazi University Journal of Science Part C: Design and Tecnology, 3(4), 595-602.