Yenilenebilir Dağınık Üretim Koşullarının Güç Sistemleri Yük Akış Kararlılığına Etkilerinin Analizi /

Öz

Günümüz elektrik şebekelerinde, yenilenilebilir dağıtık enerji kaynaklarının güç sistemine entegrasyonu giderek yaygınlaşmaktadır. Bu nedenle, yenilenebilir dağıtık kaynakların güç sistemlerinin yük akışına etkileri analiz edilmesi önem arz etmektedir. Özellikle, yakın gelecekte akıllı şebeke uygulamaları ile birlikte güneş ve rüzgar gibi enerji üretim süreksizliğine sahip enerji kaynaklarının yoğun bir şekilde güç sistemine dağıtık entegrasyonu söz konusu olacaktır. Bu koşullarda, güç sisteminde yük akış kararlılığının sürdürülebilmesi için, sistemde oluşabilecek olumsuz durumlarının önceden görülmesi ve gerekli tedbirlerin alınması, güç sisteminin doğru ve etkin yönetimi için gerekli bir adımdır. Bu problemin çözümünde, süreksiz kaynakların güç üretim değişkenliklerini göz önünde tutan yük akış analizlerine ihtiyaç vardır. Bu tip analizler, süreksiz dağıtık üretimimin yaygınlaştığı güç sistemlerinin yönetimi ve planlamasında önemli bileşenler haline gelecektir. Bu amaçla, bu makalede saat-bazlı günlük ortalama üretim profilleri ile modellenebilen yenilenilir dağıtık kaynakların sisteme katıldığı durumlar için yük akış analizi yapılmıştır. Bu analizlerde, gün içi bara gerilim seviyesi ve güç faktör değişimleri analiz edilerek değerlendirilmiştir. Dağıtık yenilenebilir kaynakların, gerilim seviyesinde ciddi bir değişime neden olmadığı, güç faktöründe ise artan üretim ile birlikte dikkate değer düşüşlerin olabileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Günlük saat bazlı yük akış analizi
• dağıtık kaynaklar
• yenilenebilir güç kaynak entegrasyonu

An Analysis for Impacts of Renewable Distributed Generation Conditions on the Load Flow Stability of Electrical Power Systems

Öz

In today’s electric distribution grids, integration of distributed renewable energy sources to the grid is presenting an increasing trend. Hence, investigation of impacts of renewable distributed generation is a necessity. Particularly, depending on smart grids technologies, dense integration of intermittent energy sources based on solar and wind energy, will be available in near future. In this case, detection of adverse system conditions and planning for the necessary protections are important for the management of resources effectively and reliably. For the solution of this problem, there is need for the load flow analyses that consider the variability and fluctuations of discrete renewable sources. These analyses will be useful for management and planning of the power systems containing distributed renewable energy generation. For this propose, authors conduct 24-hours load flow analyses for power system containing intermittent renewable sources. These sources are modeled by hourly generation profiles. Bus voltage and power factor changes in buses are evaluated for a day. It was observed that bus voltages did not alter considerably; however, as increasing volume of distributed renewable generation, power factors can decrease

Anahtar Kelimeler

• load flow analysis based on daily hours
• distributed sources
• the integration of renewable power sources

Kaynakça

1. Pecas Lopes JA, Hatziargyriou N, Mutale J, Djapic P, Jenkins N., "Integrating distributed generation into electric power systems: A review of drivers, challenges and opportunities”, Electric Power Systems Research, vol:77, pp.1189–1203, 2007.
2. W. F. Tinney and C. E. Hart, "Power Flow Solution by Newton's Method", IEEE Trans. Power App. Syst., vol.86, pp.1449-1460, Nov. 1967.
3. R. D. Zimmerman and H. D. Chiang, "Fast Decoupled Power Flow for Unbalanced Radial Distribution Systems", 1995 IEEE PES Winter Meeting, New York, pp. 95 , 1995.
4. B. Stott and O. Alsaq, “Fast Decoupled Load Flow”,IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. 93, pp. 859-869, June 1974.
5. Selva Moorthy,Majid Al-Dabbagh and Michael Vawser, “Improved Phase–Cordinate Gauss-Seidel Load Flow Algorithm”, Electric Power System Research, vol. 34, pp. 91-95., Aug. 1995.
6. Zhang, W. and Liu, Y., “Reactive Power Optimization Based on PSO in a Partical Power System”, Power Engineering Society General Meeting, 2004 IEEE., vol. 1, pp. 239-243, 6-10 June 2004.
7. Vlachogiannis J. G., “Fuzzy Logic Application in Load Flow Studies”, IEE Proc. Generation, Transmission and Distribution, vol.148, pp.34-40, 2001.
8. R. Storn and K. Price, “Differential Evolution-a Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces”, Journal of Global Optimization, vol.11, pp. 341-359, 1997.

9. Li, Z., Shi, J. and Liu, Y., “Distributed Reactive Power Optimization and Programming for Area Power System”, International Conference on Power System Technology, vol.2, 21-24 Nov. 2004, pp.1447-1450.
10. Wei, H., Cong, Z., Jingyan, Y., Jianhua, Z., Zifa, L.,Zhilian, W. and Dongli, P., “Using Bacterial Chemotaxis Method for Reactive Power Optimization”, Transmission and Distribution Conference and Exposition, 21-24 April2008, pp. 1-7.
11. Shirmohammadi D., Hong H.W., Semlyen A. ve Luo G.X., “Compensation-Based Power Flow Method for Weakly Meshed Distribution and Transmission Networks”,IEEE Transactions on Power Systems, vol. 3, pp. 753-762 , Feb. 1988.
12. Cheng Carol S. ve Shirmohammadi D., “Three-phase Power Flow Method for Realtime Distribution System Analysis”, IEEE Transactions on Power Systems, vol.10, pp. 671-679., Feb. 1995. [13] B.B. Alagoz, A. Kaygusuz, A. Karabiber, "A user-mode distributed energy management architecture for smart grid applications", Energy, Volume 44:1, pp. 167–177., August 2012.
13. Ayompe LM, Duffy A, McCormack SJ, Conlon M, "Validated real-time energy models for small-scale grid-connected PV-systems.”, Energy,vol:35:40,pp.86-91., 2010.
14. Prasad AR, Natarajan E., "Optimization of integrated photovoltaic-wind power generation systems with battery storage”., Energy, vol:31:19,pp.43-54., 2006.
15. Lund H. "Large-scale integration of wind power into different energy systems.”, Energy,vol:30:24,pp.02-12, 2005.
16. Bayod-Rujula RA.,"Future development of the electricity systems with distributed generation.”, Energy,vol:34:3,pp.77-83., 2009.
17. Cosentino V, Favuzza S, Graditi G, Ippolito MG, Massaro F, Sanseverino ER, Zizzo G., "Smart renewable generation for an islanded system. Technical and economic issues of future scenarios.”, Energy,vol:39,pp.196-204., 2012.
18. Lund H, Andersen AN, Østergaard PA, Mathiesen BV, Connolly D. "From electricity smart grids to smart energy systems - A market operation based approach and understanding.”, Energy, vol:42,pp96-102., 2012.
19. Amjad AM, Alireza S, Taher N, Mohammad RAP., “Multi-objective operation management of a renewable MG (micro-grid) with back-up micro-turbine/fuel cell/battery hybrid power source”. Energy,vol;36:6, pp.490-507., 2011.
20. Saadat, H., Power Systems Analysis, McGraw Hill, Boston, 1999.
21. Abacı K. ,Yalçın M. A. , Uyarlıoğlu Y., “Güç Sistemlerinde Farklı Salınım Barası Seçiminin Gerilim Kararlılığı Açısından İncelenmesi”, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, Bursa,8-12 Aralık 2004.