Akıllı dağıtım şebekelerinde işletim koşullarının iyileştirilmesine yönelik çok ajanlı kontrol yönteminin geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi, Elektrik Müh.Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GÖRKEM ŞEN
Danışman: Mustafa Baysal
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Dünyadaki nüfus artışına ve ekonomik büyümeye bağlı olarak elektrik enerjisine duyulan talep giderek artmaktadır. Günümüzde enerji talebinin büyük bir kısmı fosil kökenli yakıtlar kullanılarak karşılanmaktadır. Ancak mevcut fosil kökenli yakıtlara ait rezervlerin giderek azalması ve bu yakıtların tüketiminin küresel ısınmaya sebep olup ekolojiye zarar vermesi, ülkeleri yeni arayışlara yönlendirmiştir. Bu sebeple, konvansiyonel (geleneksel) içten yanmalı ulaşım araçları yerine elektrikli ulaşım araçlarının kullanımı, mevcut elektrik güç sistemlerini daha verimli hale getirilmesi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) kullanımlarının arttırılması gibi çözümler öne sürülmüştür. Yaklaşık 130 yıl öncesine dayanan mevcut elektrik şebekeleri günümüz ihtiyaçlarını karşılayamamaktadır. Örneğin, güç sistemlerinde puant talep, nüfus artışı, verimsiz elektrikli cihazların kullanımı, kullanıcı tercihleri ve gereksiz enerji israfları nedeniyle son yıllarda artış göstermiştir. Üstelik sisteme dâhil olan YEK'lerin giderek artması üretim tarafındaki planlamalarda zorluklara neden olmaktadır. Ayrıca mevcut klasik elektrik şebekesinde üretilen elektrik enerjisi depolanamadığından dolayı son kullanıcıya elektriğin hemen ulaştırılması gerekmektedir. Dolayısıyla, üretim ile tüketimin her an dengede tutulması gerekmektedir. Elektrik enerjisinin üretim ile tüketim miktarı mevsimlere, bölgelere ve günün belirli saatlerine göre büyük değişiklikler göstermesi dalgalanmaların yaşandığını net bir şekilde göstermektedir. Ayrıca, artan elektrik enerjisi talepleri, şebekenin dengesiz yüklenmesine, düşük yük faktörünün oluşmasına ve şebekede oluşan kayıpların artmasına neden olmaktadır. Ayrıca elektrik enerjisinin üretimi, iletimi, dağıtımında verimli kullanılmaması sonucunda kayıplar oluşmaktadır. Mevcut durum karşısında yeni bir elektrik şebekesi yaklaşımına ihtiyaç duyulmuştur. Bu sebeple, akıllı şebeke (smart grid) olarak isimlendirilen yeni elektrik şebekesi yapısı üzerinde tüm dünyada araştırma ve geliştirme faaliyetleri yürütülmektedir. Bu bağlamda, gelişmiş ve gelişmekte olan birçok ülke, akıllı şebekenin farklı alanları için ciddi boyutta teşvik programları oluşturmaya başlamıştır. Bütün bu gelişmeler göz önünde bulundurulduğunda, ülkemizde araştırılmaya yeni başlanan akıllı şebekeler konusunda bir tez çalışmasının yapılması önemli olarak görülmüştür. Sunulan doktora tez çalışması ile akıllı şebeke altyapısını kullanan ve büyük oranda YEK'lerden oluşan dağıtık üretim (DÜ) birimlerinin uygun işletimini sağlayan güç yönetim kanunları önerilmektedir. Söz konusu kanunlar hazırlanırken, yapay zekâ çalışmaları içerisinde yer alan çok ajanlı sistemler (multi agent systems) olarak adlandırılan kontrol metodundan yararlanılmıştır. Önerilen kanunlar ile şebekenin maksimum verimle çalışması ve üretim-tüketim dengesinin sürekli olarak sağlanması hedeflenmektedir. Böylelikle, YEK'lerden verimli bir şekilde faydalanılacağından, şebeke kayıplarının azaltılması, trafoların ve hatların aşırı yüklenmesinin önlenmesi ve dolaylı olarak da karbondioksit gazı salınımının azaltılması öngörülmektedir. Akıllı şebeke teknolojisi ile enerji verimliliğinin arttırılmasının yanı sıra enerji kalitesine de olumlu katkılar sağlanacaktır. Bahsedilen güç yönetim kanunlarının etkin olarak uygulanabilmesi için öncelikle akıllı şebeke özelliklerini taşıyan örnek bir güç sistem modeli oluşturulmuştur. Elektrik güç sistemi modeli olarak, IEEE'nin 13 baralı test sistemi tercih edilmiş ancak model üzerinde çeşitli değişiklikler yapılarak kullanılmıştır. Bir sonraki aşamada, yenilenebilir enerji bazlı DÜ birimlerini de içeren bütün bileşenlerin detaylı benzetim modelleri oluşturularak güç sistemine entegre edilmiş ve böylece bir mikro şebeke yapısı oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem üzerinde geliştirilen kanunların özellikle enerji kayıpları ve gerilim profilleri üzerindeki etkileri farklı çalışma senaryolarında test edilerek, sonuçlar değerlendirilmiştir.