ENERJİ SİSTEMLERİNİN PLANLAMA VE İŞLETMESİNDE ESNEKLİĞİN ENERJİ DEPOLAMA KULLANILARAK ARTIRILMASINA YÖNELİK YENİ BİR YAKLAŞIMIN GELİŞTİRİLMESİ
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SAİD MİRZA TERCAN
Danışman: Erdin Gökalp
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Artan enerji talebi ve yüksek miktarlarda dağıtık yenilenebilir enerji biriminin penetrasyonu gibi elektrik şebekelerindeki son gelişmeler, dağıtım şebeke operatörleri için şebeke entegrasyonunu daha da zorlaştırdı. Ayrıca, ek yüklenmeye sebep olan elektrikli araçların artan payının tetiklediği derin elektrifikasyon etkileri, dağıtık enerji sistemi operatörlerinin, dağıtım sistemi hatları ve ilgili altyapı yatırımları açısından yenileme planlarını yeniden incelemelerini zorunlu hale getirdi. Tezin ilk bölümünde enerji depolama sisteminin, enerjiyi esnek bir şekilde kullanma fırsatı sunarak dağıtım şebekesi elemanlarının kaçınılmaz yenileme maliyetlerini güç kalitesini de iyileştirerek ertelemede ve azaltmadaki etkileri incelenmiştir. Enerji depolama sistemi ile dağıtık enerji sistemlerinin ömrünü uzatmak ve hat yenileme maliyetlerini azaltmak ya da ötelemek için bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntem, IEEE-33 test sistemi kullanılarak değişik vakalar ile test edilmiştir. Bu çalışmanın bulguları, enerji depolamanın dağıtık enerji sistemi bileşenleri üzerinde, ömürlerini uzatma ve artan yükler nedeniyle büyüyen pik taleplerini azaltmaya yardımcı olabileceğini göstermiştir. Sonuçta enerji depolama kullanılarak toplam maliyet %66'ya kadar azaltılmıştır. Ayrıca güç kayıpları ortalama %35 oranında azaltılıp gerilim profilleri de iyileştirilmiştir. Enerji depolama sistemlerinin bir diğer faydası da işletmede esneklik sağlamasıdır. Güneş panelleri gibi kesintili ve dalgalı yenilenebilir enerji kaynaklarının yüksek penetrasyonları şebekede aşırı kapasite oluşması gibi bazı işletme problemleri doğurabilir. Bu nedenle, enerji piyasası aktörleri şebekeye güç göndermeye sınır getirmekle birlikte ilave kapasite kurulumunu kısıtlamaktadır. Benzer şekilde, teşviklerin azalması, enerji depolamayı öz tüketimi artırmanın en önemli aktörü haline getiriyor. Ancak ekonomik belirsizlikler, enerji depolama yatırımlarının finansal fizibilitesi konusunda endişeler doğurmaktadır. Tez çalışmasında çeşitli penetrasyon oranları altında bir üreten-tüketici (prosumer) topluluğu için paylaşılan enerji depolama kullanılarak PV öz tüketimini artırmanın teknik ve ekonomik faydaları incelenmiştir. İlk aşamada önerilen Yeni En İyi Algoritma ve genetik algoritma kullanılarak optimal enerji depolama tahsisleri MATLAB ile yapılmıştır. Daha sonra önerilen yöntemin teknik performansı PSS® Sincal yazılımı ile bir yıl süreli benzetimler ile test edilmiştir. İkinci aşamada, çeşitli penetrasyonlar altında ortak enerji depolama kullanımı ile öz tüketimi artırmanın ekonomik fizibilitesi, artık enerji de dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Bulgular, teşviklerin etkileri, geri ödeme süresi, net şimdiki değer ve iç verim oranı gibi ekonomik göstergeler açısından incelenmiştir. Teşvikler, öz tüketimi artırmak için enerji depolama olsun ya da olmasın üreten-tüketicileri destekler. Ortak enerji depolama, üreten-tüketici topluluğunun öz tüketimini %11'e kadar artırmıştır. Enerji depolamanın öz-tüketimi artırmada ekonomik ve teknik faydalar sağladığı görülmüştür.