Modeling and Analysis of Harmonic Effect of Photovoltaic Power Plants on the Electricity Network

Öz

Its presence in the photovoltaic electric power system integrated into the grid increases every passing day. With this increase, it pushes the investigation on the effect of photovoltaic power plants to the grid. As a result of these examinations, it aims to reduce various problems caused by photovoltaic systems, to perform performance analyzes and to improve the power quality values given to the system. In this study, harmonic problem is examined. Including systems with minimum harmonic level at each stage of the electrical power systems will increase energy efficiency and will result in economically positive improvements. In this analysis, network modeling was performed with Matlab / Simulink program to examine the synchronization process of the photovoltaic power system integrated in the electrical power network and the harmonics originating from the inverter in the photovoltaic system. LCL (inductance-capacitor-inductance) passive filter has been modeled and used to bring harmonics to appropriate standards in the modeling process.

Anahtar Kelimeler

• Interconnected Network
• Renewable Energy
• Solar Energy
• Harmonics
• Power Quality
• Filter System

Fotovoltaik Güç Santrallerinin Elektrik Şebekesine Harmonik Etkisinin Modellenmesi ve Analizi

Öz

Şebekeye entegre edilmiş fotovoltaik elektrik güç sistemindeki varlığı her geçen güm artmaktadır. Bu artışla beraber fotovoltaik güç santrallerinin şebekeye etkisi üzerine incelemeye itmektedir. Bu incelemeler neticesinde fotovoltaik sistemlerden dolayı oluşan çeşitli sorunların azaltılması, başarım analizlerinin yapılması ve sisteme verdiği güç kalitesindeki değerleri iyileştirmeyi hedeflemektedir. Bu çalışmada harmonik sorunu incelenmiştir. Elektrik güç sistemlerinin her aşamasısında harmonik seviyesinin minimum olacak şekilde sistemlerin yer alması enerji verimliliğini yükseltecek ve bununla beraber ekonomik olarak pozitif yönlü iyileşmelere sebep olacaktır. Bu analizde elektrik güç şebekesine entegre edilmiş fotovoltaik güç sisteminin şebekede senkron olması süreci ve fotovoltaik sistemde eviriciden kaynaklı harmonikleri incelemek için Matlab/Simulink programı ile şebeke modellemesi yapılmıştır. Yapılan modelleme işleminde harmonikleri uygun standartlara getirmek için LCL (endüktans-kapasitör-endüktans) pasif filtresi modellenip kullanılmıştır. Yapılan çalışmada şebekeye entegre edilmiş fotovoltaik sistemin daha etkin çalışması ve şebekeye verdiği harmonikleri minumum seviyeye indirmek için uygun filtre önerileri geliştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Enterkonnekte Şebeke
• Güneş Enerjisi
• Harmonikler
• Güç Kalitesi

Kaynakça

1. [1] Li, J., Yan, H., Tang, G., Jiang, P., Bo, B., Simulation study of the series active power filter based on nonlinear immune control theory. In Electric Utility Deregulation, Restructuring and Power Technologies. Proceedings of the 2004 IEEE International Conference, 2, (2004), 758-762.
2. [2] Zhan, Y., Ding, Y. F., Cheng, H. Z., Zeng, D. J., , A robust support vector algorithm for harmonics analysis of electric power system [J], Proceedings of the Csee, 2004,1-12.
3. [3]Arifoğlu, U. Güç Sistemlerinin Bilgisayar Destekli Analizi. Alfa Yayınları, 1. baskı, İstanbul, TÜRKİYE,2002.
4. [4]Abamor, S. Şebeke Bağlantılı Fotovoltaik Enerji Santrallerinin Elektrik Güç Kalite Parametrelerinin İzlenmesi ve Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Harran Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Şanlıurfa,2016.
5. [5]http://www.solarcell.com.tr.html,20.12.2019.
6. [6]http://320volt.com/gunes-pilleri-ve-teknolojikuygulamalari. html,20.12.2019
7. [7]Bonnett, A.H. Quality and Reliability of Energy Efficiency Motors. IEEE .Industry Applications Magazine, 3: 1997, 22-31.
8. [8]http://www.3eelectrotech.com.tr.html,

9. [9]Çelik, Ç. (2008). Dağıtım Sistemlerinde Enerji Kalitesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
10. [10] http://www.etmd.org.tr/etmd-arsiv sayfasi. html
11. [11]IEEE Std 519-1992, (IEEE Recommended Practices and Requirements For Harmonic Control in Electrical Power Systems, IEEE, ABD,1992.
12. [12] Efe, S.B. Güç Sistemlerinde Harmonikler ve Harmoniklerin Engellenmesi, EMO Diyarbakır Şube Bülteni,2010, 19-23.
13. [13] Efe, S.B. Güç Sistemlerinde Harmonikler ve Harmoniklerin Analizi (yüksek lisans tezi). İnönü Üniversitesi, Fen Bil. Ens., Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı,2007, 1-57.
14. [14] Zhang J., Wen H., Tang L., Teng Z., Chen Z., “Frequency Shifting and Filtering Algorithm for Power System Harmonic Estimation”, IEEE Int.Workshop on Applied Measurements for Power Systems (AMPS),2017 UK, 1-6.
15. [15] T.C. Resmi Gazete, Elektrik Dağıtımı ve Perakende Satışına İlişkin Hizmet Kalitesi Yönetmeliği. (28504), 21 Aralık 2019,
16. [16] Carnovale, D. J. and Eaton, P. E.Power Factor Correction and Harmonic .Resonance : A Volatile Mix, Electrical Construction and Maintenance, June .2003.
17. [17]İnan, A. Lineer Olmayan Yükleri İçeren Enerji Sistemlerin Harmonik Kayıpların Yapay Sinir Ağları ile Analizi ve Filtre Maliyetlerinin Kestirimi, Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, (1999).