Gerilim kontrol tabanlı ev enerji yönetim sistemi için bir akıllı transformatör uygulaması

Yıl 2018, Cilt: 33 Sayı: 4, 1543 - 1556, 19.12.2018

Uğur Savaş Selamoğulları Onur Elma

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416450

Cited By: 3

Öz

Günümüzde elektrik enerjisinin daha çevreci ve daha verimli kullanılabilmesi, talep cevabı uygulamaları ile tüketicinin elektrik enerjisi kullanımının daha kontrollü hale getirilmesini gerekli kılmaktadır. Bu amaç ile ortaya çıkan akıllı şebekeler yapısı elektrik tüketimi tarafındaki talep cevabı uygulamalarının daha da yaygınlaşmasını sağlayacak bir alt yapı ortaya koymaktadır. Bunun yanında akıllı şebekelerin bir alt birimi olan akıllı evlerde, elektrik tüketiminin daha verimli ve kontrol edilebilir hale gelmesi amacıyla ev enerji yönetim algoritmaları üzerinde pek çok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada gerilim kontrollü ev enerji yönetim sistemi için bir akıllı transformatör tasarımı verilmiştir. Akıllı transformatör vasıtasıyla ev giriş gerilimi tüketicinin talebini kontrol etmek amacı ile düşürülebilmektedir. Geliştirilen yeni ev enerji yönetim sistemine akıllı transformatör yapısını entegre ederek ev enerji yönetim sisteminden gelen bir sinyale göre öncelikle evdeki gerilimin genliği azaltılarak evsel güç tüketimi dinamik olarak kontrol edilebilir hale getirilmektedir. Bu yeterli olmazsa, evdeki güç tüketimini daha da azaltmak amacı ile gerilim azaltımı ile birlikte yük ötelemesi de kullanılmaktadır. Geliştirilen akıllı transformatör yapısının uygulanabilirliği Akıllı Ev Laboratuvarında deneysel olarak ortaya konmuştur ve hem gerilim azaltımı hem de yük ötelemenin birlikte kullanımı ile evin pik güç talebinin yaklaşık %30 oranında düşürülebildiği görülmüştür. Literatürde yaygın olarak karşımıza çıkan yük öteleme veya yük atma gibi yöntemler ile karşılaştırıldığında önerilen akıllı transformatör tabanlı ev enerji yönetim sistemi ile cihazların çalışmasına doğrudan müdahale en aza indirilmekte ve tüketici konforu maksimize edilmektedir. 

Anahtar Kelimeler

Ev enerji yönetimi, akıllı transformatör; talep yönetimi; gerilim azaltımı; akıllı ev

Kaynakça

• Hong S.H., Yu M., Huang X., A real-time demand response algorithm for heterogeneous devices in buildings and homes. Energy, 80, 123–32, 2015.
• Laicane I., Blumberga D., Blumberga A., Rosa M., Reducing Household Electricity Consumption through Demand Side Management: The Role of Home Appliance Scheduling and Peak Load Reduction, Energy Procedia, 72, 222–229, 2015.
• Caprino D., Della Vedova M.L., Facchinetti T., Peak shaving through real-time scheduling of household appliances, Energy and Buildings, 75, 133-148, 2014.
• Zhou S., Wu Z., Li J., Zhang X., Real-time Energy Control Approach for Smart Home Energy Management System, Electric Power Components Systems, 42, 315-326, 2014.
• Yumurtacı Z., Dönmez A.H., Konutlarda enerji̇ veri̇mli̇li̇ği̇, Mühendis ve Makine, 54, 38–43, 2013.
• Electricity end use in USA 2016. http://www.eia.gov/totalenergy/data/annual/index.cfm, Erişim tarihi Mart 20, 2016.
• Gottwalt S., Ketter W., Block C., Collins J., Weinhardt C., Demand side management—A simulation of household behavior under variable prices, Energy Policy, 39, 8163-8174, 2011.
• Finn P., O’Connell M., Fitzpatrick C., Demand side management of a domestic dishwasher: Wind energy gains, financial savings and peak-time load reduction, Applied Energy, 101, 678-685, 2013.
• Rastegar M., Fotuhi-Firuzabad M., Aminifar F., Load commitment in a smart home, Applied Energy, 96, 45–54, 2012.
• Bokhari A., Alkan A., Dogan R., Diaz-Aguilo M., De Leon F., Czarkowski D., Experimental determination of the ZIP coefficients for modern residential, commercial, and industrial loads, IEEE Transactions on Power Delivery, 29, 1372-1381, 2014.
• Preiss R.F., Warnock V.J., Impact of voltage reduction on energy and demand, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-97, 1665–1671, 1978.
• Kennedy B.W., Fletcher R.H., Conservation voltage reduction (CVR) at snohomish county PUD, IEEE Transactions on Power Systems, 6, 986–998, 1991.
• Ellens W., Berry A., West S., A quantification of the energy savings by Conservation Voltage Reduction, IEEE International Conference on Power System Technology, 1-6, 30 Ekim-2 Kasım 2012.
• Schneider K.P., Fuller J.C., Tuffner F.K., Singh R., Evaluation of Conservation Voltage Reduction (CVR) on a National Level, Technical Report, Pacific Northwest National Laboratory, 2010.
• Wang Z., Wang J., Review on implementation and assessment of conservation voltage reduction, IEEE Transactions on Power Systems, 29, 1306-1315, 2014.
• Elma O., Selamogullari U.S., A new home energy management algorithm with voltage control in a smart home environment, Energy, 91, 720-731, 2015.
• Santoro P., Calderaro V., Galdi V., Piccolo A., Active smart socket design to perform local control of power demand in residential units, 8th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives,1-5, 19-21 Nisan 2016.
• Elma, O., Selamoğulları U.S., A Home Energy Management Algorithm with Smart Plug for Maximized Customer Comfort, 4th International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems , 1-4, 24-26 Kasım 2015.
• Microplanet. What is CVR?. http://www.microplanet.com/resources/what-is-cvr, Erişim tarihi Mart 01, 2017.
• İnce A.T., Elma O., Selamoğulları U.S., Vural B., Data Reliability and Latency Test for ZigBee- based Smart Home Energy Management Systems, 7th International Ege Energy Symposium an Exhibition, Usak,Turkey, 1-8, Haziran 18-20, 2014.
• EPDK. Elektrik Dağıtımı ve Perakende Satışına İlişkin Hizmet Kalitesi Yönetmeliği. http://www.epdk.org.tr/TR/DokumanDetay/Elektrik/Mevzuat/Yonetmelikler/ElektrikDagitimiPerakendeSatisinaHizmetKalitesi. Erişim tarihi Nisan 15, 2016.
• Gungor V.C., Sahin D., Kocak T., Ergut S., Buccella C., Cecati C., A Survey on smart grid potential applications and communication requirements, IEEE Transactions on Industrial Informatics, 9, 28-42, 2013.
• Elma O., Akıllı Şebekeler İçin Yeni Bir Ev Enerji yönetim Algoritmasının Geliştirilmesi ve Uygulanması, Doktora tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2016.
• Elma O., Selamogullari U.S., A comparative sizing analysis of a renewable energy supplied stand-alone house considering both demand side and source side dynamics, Applied Energy, 96, 400-408, 2012.
• Victron Energy. Gel and AGM Batteries. http://www.victronenergy.com/. Erişim tarihi Mart 01 2017.
• Enerji Enstitüsü. Aküler hakkında bilmeniz gerekenler. http://enerjienstitusu.com/2013/04/22/akuler-hakkinda-bilmeniz-gerekenler/. Erişim tarihi Mart 01, 2017.