Analysis the Effects of Electric Vehicles on Distribution Networks with Simulations Based on Probabilistic Methods

Year 2021, Volume: 9 Issue: 1, 95 - 107, 25.03.2021

Mehmet Koç Osman Bülent Tör Şevki Demirbaş

https://doi.org/10.29109/gujsc.821879

Abstract

Elektrikli araçların (EA) sayısı arttıkça, EA’ların şarj yükünün güç dağıtım şebekelerine ilave yük bindireceği ve sorunlar yaşanabileceği güncel tartışılan bir konudur. EA’ların şarj maliyetini şebekenin yükünün düşük olduğu saatlere kaydırmaya yönelik akıllı mekanizmalar bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, EA’ların şebekeye entegrasyonu sonrası bu tür ihtiyaçlar ve çözümler analiz edilmiştir. Bu amaçla, 2030 yılında Türkiye’de sayıları önemli ölçüde artması beklenen EA’ların şebekeye etkilerine yönelik olarak, pilot bir dağıtım şebekesinde, senaryo bazlı simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. EA’ların pilot dağıtım şebekesi üzerindeki etkilerini değerlendirmek için, ilk önce hedef yıl olan 2030 için bir referans şebeke modeli (EA şarj yükü olmayan) geliştirilmiştir. Daha sonra, farklı teknolojilerdeki (yavaş ve hızlı şarj) EA şarj noktaları, yoğunlukla evlerde şarj ve yoğunlukla işyerlerinde ve kamusal alanlarda şarj senaryoları için ayrı ayrı olmak üzere, bu referans şebeke modeline ilave edilmiştir. Rastgele değişkenler olan EA’ların şarj istasyonlarına varış zamanı ve varış zamanında şarj durumu (SOC) stokastik yaklaşımlar ile modellenmiştir. EA’ların şebekeye entegrasyonunun etkileri, ekipmanların (transformatör ve hatlar) yıllık doluluk oranı (%), aşırı yüklenme (%) ve aşırı gerilim düşümü (%) açılarından incelenmiştir.

Keywords

Elektrikli araçlar, Dağıtım şebekesi, Stokastik yaklaşım

Supporting Institution

TÜBİTAK TEYDEB

Project Number

9180003

Thanks

Bu çalışma “TÜBİTAK TEYDEB 1509 - Uluslararası Sanayi Ar-Ge Projeleri” programı altında 9180003 proje numarası ile desteklenmiştir.

Analysis the Effects of Electric Vehicles on Distribution Networks with Simulations Based on Probabilistic Methods

Abstract

Project Number

9180003

References

• Habib S., Kamran M., Rashid U., Impact analysis of vehicle-to-grid technology and charging strategies of electric vehicles on distribution networks - A review, Journal of Powers, 277 (2015) 205-214.
• Liu C., Chau K.T., Wu D., Gao S., Opportunities and Challenges of Vehicle-to-Home, Vehicle-to-Vehicle, and Vehicle-to-Grid Technologies, Proc. IEEE, 101 No. 11 (2013) 2409–2427.
• Salah F., Ilg J.P., Flath C.M., Basse H.,Dinther C.v., Impact of electric vehicles on distribution substations: A Swiss case study, Applied Energy, 137 (2015) 88-96.
• Fernandez L.P., Roman T.G.S., Cossent R., Domingo C.M., Frias P., Assessment of the Impact of Plug-in Electric Vehicles on Distribution Networks, IEEE Transactions on Power Systems, 26 No. 1 (2011) 206-213.
• Wu Q., Nielsen A.H., Impact Study of Electric Vehicle (EV) Integration on Medium Voltage (MV) Grids, 2011 2nd IEEE PES International Conference and Exhibition on Innovative Smart Grid Technologies, (2011) 1-7.
• Mauri G., Valsecchi A., Fast charging stations for electric vehicle: The impact on the MV distribution grids of the Milan metropolitan area, 2012 IEEE International Energy Conference and Exhibition (ENERGYCON),(2012) 1055-1059.
• Neagoe-Ştefana A.G., Neagoe A.C., Mandiş A.C., Impact of charging electric vehicles in residential grid on the power losses and voltage plan, 2014 International Symposium on Fundamentals of Electrical Engineering (ISFEE), (2014) 1-4.
• Al-Musawi L., Tran R., Dang M., Al-Mutawaly N., The impact of EV/PHEV chargers on residential loads-A case study, 2013 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC),(2013) 1-4.
• Vaisambhayana S., Tripathi A., Study of electric vehicles penetration in Singapore and its potential impact on distribution grid, 2016 Asian Conference on Energy, Power and Transportation Electrification (ACEPT), (2016) 1-5.
• Di Paolo M., Analysis of harmonic impact of electric vehicle charging on the electric power grid, based on smart grid regional demonstration project — Los angeles, 2017 IEEE Green Energy and Smart Systems Conference (IGESSC), (2017) 1-5.
• Yiyun T., Can L., Lin C., Lin L., Impacts of electric vehicles on power grid, IET Conference Publications, (2012) 1-5.
• Rizvi S.A.A., Xin A., Masood A., Iqbal S., Jan M.U., Rehman H., Electric Vehicles and Their Impacts on Integration into Power Grid: A Review, 2018 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), (2018) 1-6.
• Bora Y. (2017). Elektrikli Araç Sistemlerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Temiz A. (2015). Assessment of Impacts of Electric Vehicles on Low Voltage Distribution Networks in Turkey, Middle East Technical University Graduate School of Natural and Applied Sciences, Ankara.
• Türkiye Ulaştırma Sektörünün Dönüşümü: Elektrikli Araçların Türkiye Dağıtım Şebekesine Etkileri, SHURA Enerji Dönüşüm Merkezi,(2019).
• Elektrikli Araçlar, Dünya Enerji Konseyi Türkiye, Yeni Enerji Teknolojileri Çalışma Grubu,(2018).
• Situ L., Electric Vehicle Development: The Past, Present & Future, 3rd International Conference on Power Electronics Systems and Applications,(2009) 1-3.
• Polat Ö., Yumak K., Sezgin M.S., Yumurtacı G., Gül Ö., Elektrikli Araç ve Şarj İstasyonlarının Türkiye'deki Güncel Durumu, VI. Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi - EVK,(2015)
• Poullikkas A., Sustainable Options for Electric Vehicle Technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41 (2015) 1277-1287.
• Morrow K., Karner D., Francfort J., Plug-in Hybrid Electric Vehicle Charging Infrastructure Review, Final Report Battelle Energy Alliance,(2008).
• Bayındır R., Yeşilbudak M., Çetinkaya Ü., Güç Sistemlerinde Gerilim Kararlılığını Etkileyen Faktörler, Gazi University Journal of Science, 3 (2015) 595-602.
• TÜİK, Türkiye İstatistik Kurumu, (2019), İl bazında gayrisafi yurt içi hasıla, iktisadi faaliyet kollarına göre, cari fiyatlarla, NACE Rev.2, 2004-2017
• Dinçer, B., Özaslan, M., 2004. İlçelerin Sosyo-Ekonomik Gelişmişlik Sıralaması Araştırması (2004). Devlet Planlama Teşkilatı, Ankara
• TÜİK, Türkiye İstatistik Kurumu, Eğitim İstatistikleri, http://tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1018
• Fishman G. S., (1995). Monte Carlo: Concepts, Algorithms, and Applications. New York: Springer
• Dvorkin Y., Wang Y., Pandzic H., Kirschen D., Comparison of Scenario Reduction Techniques for the Stochastic Unit Commitment. IEEE PES General Meeting| Conference & Exposition, (2014) 1-5.
• Tekdemir İ.G., Alboyacı B., Güneş D., Şengül M., A Probabilistic Approach for Evaluation of Electric Vehicles' Effects on Distribution Systems, 2017 4th International Conference on Electrical and Electronic Engineering (ICEEE), Ankara, (2017) 143-147
• Wang H., Song Q., Zhang L., Wen F., Huang J., Load Characteristics of Electric Vehicles in Charging and Discharging States and Impacts on Distribution Systems, International Conference on Sustainable Power Generation and Supply (SUPERGEN 2012), Hangzhou (2012) 1-7.
• Zhou X., Zou L., Ma Y., Gao Z., Research on Impacts of The Electric Vehicles Charging and Discharging on Power Grid, 2017 29th Chinese Control And Decision Conference (CCDC), Chongqing (2017) 1398-1402