Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi

Bora Çavdar; Ömür Akyazı; Erdinc Sahın; Fatih Nuroglu

Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi

Öz

Güç sistemlerinde fotovoltaik (FV) santrallerin entegrasyonu gün geçtikçe artmaktadır. Bu artan entegrasyon sebebiyle PV santrallerin yüksek penetrasyon seviyesinde güç sistemine katılması toplam atalet momentini azaltıcı yönde etki ortaya çıkarmaktadır. Ayrıca yüksek penetrasyonda güç sistemine katılan bu santrallerin frekans desteği sağlamaması, sistemde frekans açısından güvenlik sorunu teşkil etmektedir. Bu yüzden, bu çalışmada Western Electricity Coordinating Council (WECC) tarafından tasarlanan FV santralin frekansa destek veren ve vermeyen aktif güç kontrol yöntemlerinin (AGKY) farklı senaryolar için frekans kararlılığı analizi DigSilent Powerfactory programında yapılmıştır. Yapılan analiz güç sistemlerinde meydana gelen geçici olaylar üzerinden değerlendirilmiştir. Dikkate alınan geçici olaylar generatörün, yükün ve hattın geçici olarak devreden çıkmasıdır. Ayrıca 3 faz kısa devre arızası için de analiz yapılmış ve elde edilen tüm sonuçlar değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

[1] N. L. Panwar, S. C. Kaushik, and S. Kothari, "Role of renewable energy sources in environmental protection: A review." Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 15, pp. 1513-1524, April 2011, doi: 10.1016/j.rser.2010.11.037
[2] J. Dajun, Z. Lei, Z. Dawei, C. Ning and Q. Minhui, "Research on PV Generation Participating in Power Grid Frequency Regulation," 2018 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), Tianjin, 2018, pp. 1713-1717, doi: 10.1109/CICED.2018.8592122.
[3] M. Sun and Q. Jia, "A Novel Frequency Regulation Strategy for Single-Stage Grid-Connected PV Generation," 2018 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Beijing, 2018, pp. 1-6, doi: 10.1109/EI2.2018.8582246.
[4] A. Etxegarai, P. Eguia, E. Torres, A. Iturregi and V. Valverde, "Review of grid connection requirements for generation assets in weak power grids." Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 41, pp. 1501-1514, January 2015, doi: 10.1016/j.rser.2014.09.030.
[5] B. Crăciun, T. Kerekes, D. Séra and R. Teodorescu, "Frequency Support Functions in Large PV Power Plants With Active Power Reserves," in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 2, no. 4, pp. 849-858, Dec. 2014, doi: 10.1109/JESTPE.2014.2344176.
[6] P. Yang et al., "Research on Primary Frequency Regulation Control Strategy of Wind-thermal Power Coordination," in IEEE Access, vol. 7, pp. 144766-144776, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2946192.
[7] O. Awedni, A. Masmoudi and L. Krichen, "Power Control of DFIG-Based Wind Farm for System Frequency Support," 2018 15th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices (SSD), Hammamet, 2018, pp. 1298-1304, doi: 10.1109/SSD.2018.8570400.
[8] V. Gholamrezaie, M. G. Dozein, H. Monsef and B. Wu, "An Optimal Frequency Control Method Through a Dynamic Load Frequency Control (LFC) Model Incorporating Wind Farm," in IEEE Systems Journal, vol. 12, no. 1, pp. 392-401, March 2018, doi: 10.1109/JSYST.2016.2563979.

[9] F. Wei, S. Kai, Y. Guan and Y. Wang, "A novel frequency restoring strategy of hydro-PV hybrid microgrid," 2014 International Power Electronics and Application Conference and Exposition, Shanghai, 2014, pp. 348-353, doi: 10.1109/PEAC.2014.7037880.
[10] V. A. K. Pappu, B. Chowdhury and R. Bhatt, "Implementing frequency regulation capability in a solar photovoltaic power plant," North American Power Symposium 2010, Arlington, TX, 2010, pp. 1-6, doi: 10.1109/NAPS.2010.5618965.
[11] Y. Kimpara, M. Kurimoto, Y. Manabe, T. Funabashi and T. Kato, "An Experimental Study on Active Power Control of Photovoltaic Power Generation for Supporting Grid Frequency Regulation," 2018 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), Portland, OR, 2018, pp. 1-5, doi: 10.1109/PESGM.2018.8586244.
[12] D. Zhao, M. Qian, J. Ma, D. Jiang, M. Ding and L. Xiang, "A Decentralized Frequency Regulation Strategy of PV Power Plant Based on Droop Control," 2018 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), Tianjin, 2018, pp. 1824-1828, doi: 10.1109/CICED.2018.8592133.
[13] M. Qian, D. Zhao, J. Ma, D. Jiang, M. Ding and L. Xiang, "A Centralized Frequency Regulation Strategy of PV Power Plant Based Equal Adjustable Capacity Proportion Mode," 2018 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), Tianjin, 2018, pp. 1797-1801, doi: 10.1109/CICED.2018.8592563.
[14] X. Zhang, Q. Gao, Y. Hu, H. Zhang and Z. Guo, "Active power reserve photovoltaic virtual synchronization control technology," in Chinese Journal of Electrical Engineering, vol. 6, no. 2, pp. 1-6, June 2020, doi: 10.23919/CJEE.2020.000006.
[15] A. F. Hoke, M. Shirazi, S. Chakraborty, E. Muljadi and D. Maksimovic, "Rapid Active Power Control of Photovoltaic Systems for Grid Frequency Support," in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 5, no. 3, pp. 1154-1163, Sept. 2017, doi: 10.1109/JESTPE.2017.2669299.
[16] S. You et al., "Energy Storage for Frequency Control in High Photovoltaic Power Grids," IEEE EUROCON 2019 -18th International Conference on Smart Technologies, Novi Sad, Serbia, 2019, pp. 1-6, doi: 10.1109/EUROCON.2019.8861993.
[17] U. Datta, A. Kalam and J. Shi, "Battery Energy Storage System Control for Mitigating PV Penetration Impact on Primary Frequency Control and State-of-Charge Recovery," in IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 11, no. 2, pp. 746-757, April 2020, doi: 10.1109/TSTE.2019.2904722.
[18] F. Jibji-Bukar and O. Anaya-Lara, "Frequency support from photovoltaic power plants using offline maximum power point tracking and variable droop control," in IET Renewable Power Generation, vol. 13, no. 13, pp. 2278-2286, 7 10 2019, doi: 10.1049/iet-rpg.2019.0211.
[19] H. Saadat, "Stability" in Power System Analysis, New Delhi, Tata McGraw Hill Publishing Company, 2002.
[20]J. Machowski, Z. Lubosny, J. W. Bialek and J. R. Bumby, "Frequency Stability and Control" in Power System Dynamics: Stability and Control, John Wiley & Sons, 2020.
[21] P. M. Anderson, and A. A. Fouad, "Power System Control and Stability" Wiley-IEEE Press, 2003.
[22] DigSILENT Powerfactory, “Digsilent Powerfactory,” 2020.
[23]WECC Renewable Energy Modeling Task Force, "Central station photovoltaic power plant model balidation guideline" March 2015. [Online]. Available: https://www.wecc.org/Reliability/150318 WECC Pv Plant Model Val Guide Rev2.pdf
[24]WECC Renewable Energy Modeling Task Force, "WECC solar PV dynamic model specification" September 2012. [Online]. Available: https://www.wecc.org/Reliability/WECC Solar PV Dynamic Model Specification - September 2012.pdf
[25]Y. Yang, F. Blaabjerg and H. Wang, "Low-Voltage Ride-Through of Single-Phase Transformerless Photovoltaic Inverters," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no. 3, pp. 1942-1952, May-June 2014, doi: 10.1109/TIA.2013.2282966.
[26]G. Lammert, Modelling, "Control and Stability Analysis of Photovoltaic Systems in Power System Dynamic Studies" Energy Management and Power System Operation vol. 9. Kassel Univ. Press GmbH, 2019.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Bora Çavdar
Türkiye

Ömür Akyazı
Türkiye

Erdinc Sahın ^*
0000-0002-9740-599X
Türkiye

Fatih Nuroglu
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

30 Haziran 2021

Gönderilme Tarihi

7 Ekim 2020

Kabul Tarihi

24 Şubat 2021

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2021 Cilt: 11 Sayı: 21

IZ

https://izlik.org/JA69ZT57NY

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Çavdar, B., Akyazı, Ö., Sahın, E., & Nuroglu, F. (2021). Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi. EMO Bilimsel Dergi, 11(21), 17-27. https://izlik.org/JA69ZT57NY

AMA

1.Çavdar B, Akyazı Ö, Sahın E, Nuroglu F. Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi. EMO Bilimsel Dergi. 2021;11(21):17-27. https://izlik.org/JA69ZT57NY

Chicago

Çavdar, Bora, Ömür Akyazı, Erdinc Sahın, ve Fatih Nuroglu. 2021. “Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi”. EMO Bilimsel Dergi 11 (21): 17-27. https://izlik.org/JA69ZT57NY.

EndNote

Çavdar B, Akyazı Ö, Sahın E, Nuroglu F (01 Haziran 2021) Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi. EMO Bilimsel Dergi 11 21 17–27.

IEEE

[1]B. Çavdar, Ö. Akyazı, E. Sahın, ve F. Nuroglu, “Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi”, EMO Bilimsel Dergi, c. 11, sy 21, ss. 17–27, Haz. 2021, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA69ZT57NY

ISNAD

Çavdar, Bora - Akyazı, Ömür - Sahın, Erdinc - Nuroglu, Fatih. “Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi”. EMO Bilimsel Dergi 11/21 (01 Haziran 2021): 17-27. https://izlik.org/JA69ZT57NY.

JAMA

1.Çavdar B, Akyazı Ö, Sahın E, Nuroglu F. Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi. EMO Bilimsel Dergi. 2021;11:17–27.

MLA

Çavdar, Bora, vd. “Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi”. EMO Bilimsel Dergi, c. 11, sy 21, Haziran 2021, ss. 17-27, https://izlik.org/JA69ZT57NY.

Vancouver

1.Bora Çavdar, Ömür Akyazı, Erdinc Sahın, Fatih Nuroglu. Büyük Ölçekli Fotovoltaik Santrallerde Aktif Güç Kontrol Yöntemlerinin Frekans Kararlılığı Analizi. EMO Bilimsel Dergi [Internet]. 01 Haziran 2021;11(21):17-2. Erişim adresi: https://izlik.org/JA69ZT57NY