Güneş santrallerinin dağıtım şebekelerine etkileri ve Volt/Var/Demand kontrolü ile gerilim regülasyonunun sağlanması

Abstract

Aktif dağıtım şebekelerindeki Volt/Var/Demand kontrolü, tüketici noktaları, iletim, üretim ve şebeke işletim değişimlerinden etkilenen çok yönlü bir fonksiyondur. Bu yöntemin şebeke gerilim değişimlerini gidermek için kullanıldığı bir numaralı şebeke elemanları yük altındaki kademe değiştiriciler (LTC), gerilim regülatörleri kapasitör ve reaktörlerdir. Bu şebeke elemanları kullanılarak gerçekleştirilen gerilim seviyesi değişimleri abone tarafındaki güç kalitesi ile aktif ve reaktif tüketimi etkilemektedir. Reaktif yüklerin, aktif yüklere oranla gerilim değişiminden daha fazla etkilenmesi dolayısıyla abone tarafındaki güç faktörü de değişmektedir. Bu değişimler dağıtım şebekesindeki güç akışlarına etki ederek, teknik kayıpları ve dolaylı olarak faturalamaları etkilemektedir. Tez çalışmasında ilk olarak güneş santrallerinin dağıtım şebekesine olan etkisi simülasyon çalışması üzerinden incelenmiştir. Fider üzerindeki güneş santrallerinin hattaki yük durumlarına bağlı olarak dağıtım şebekesinde meydana getirdiği ve getirebileceği gerilim yükselmeleri ve hatlardaki akım taşıma kapasitelerine olan etkileri, gerçekçi bir şebeke modeli tasarlanarak, şebekeye dair yük akışı analizleri gerçekleştirilerek incelenmiştir. Simülasyon çalışması Digsilent PF kullanılarak Burdur TEİAŞ Trafo Merkezinden (BURDUR TM) çıkan Kozluca Fideri üzerinde gerçekleştirilmiştir. 19.5 MW kurulu gücünde lisanssız GES bağlantı görüşü verilmiş olan Kozluca Fideri'nde tüm bu GES'lerin bağlanması durumunda fiderde oluşabilecek şebeke sıkıntıları incelenmiş ve alternatif çözüm yöntemleri önerilmiştir. Simülasyon çıktılarının sahadaki sonuçlarını gözlemlemek ve önerilen yöntemlerin fiderdeki etkilerini görmek amacıyla Burdur TM Kozluca fideri üzerindeki 1 adet Güneş Santraline uzaktan haberleşme sistemi kurulmuş (SCADA) ve Java Script programlama dili ile geliştirilen merkezi yazılım algoritması ile kontrol sağlanmıştır. Bu santraldeki tüm inverterler bir datalogger yardımıyla farklı reaktif güç setlerinde çalıştırılmış ve fiderdeki gerçekleşmeleri fider başındaki A sınıfı kalite kaydedici yardımıyla izlenmiştir. Merkezi yazılımda, fiderde istenilen reaktif gücü kontrol altında tutabilen ve EPDK'nın istemiş olduğu güç kalitesi sınırları içerisinde kalmasını sağlamak amaçlanmıştır. Yöntem olarak güneş enerjisi santrallerindeki (GES) inverterlerin çıkış parametreleri kullanılmış, merkezi yazılım üzerinden otomatik bir karar yapısı ile şebeke durumu için en uygun gerilim veya aktif/reaktif güç değerleri kontrol edilmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda güneş santralleri ile dağıtım şebekesinde merkezi ve lokal olarak kontrol seçeneklerinin aynı anda sunulacağı, inverter bazında çözünürlükte kontrol yeteneğine sahip olacak tek bir ara yüzden hareket edebilen bir kontrolün söz konusu olabileceği görülmüştür. Tasarlanan algoritmada, Volt/VAR regülasyonu için şebekede var olan GES'ler kullanıldığından, fider hattı üzerinde ek bir reaktör, kapasitör, OLTC kurulumunun gerekliliğinin ortadan kalkacağı ve dağıtım şirketlerin gerilim regülasyonu ve reaktif güç kontrolü için harcadığı yatırım maliyetlerinin ve ayrıca şebekeye dair teknik kayıpların düşürülebileceği, simülasyon ve saha çalışması sonuçlarında elde edilmiştir.