Yeleeblr Dağıtık Üretm Koşullarıı Güç Sstemler Yük Akışıa Etkler Aalz A Load Flow Aalyss for Impacts of Reewable Dstrbuted Geerato Codtos o Power Systems Asım Kaygusuz, Oza Gül, Barış Baykat Alagöz Elektrk-Elektrok Mühedslğ İöü Üverstes asm.kaygusuz@ou.edu.tr, baykat.alagoz@ou.edu.tr Elektrk-Elektrok Mühedslğ Bgöl Üverstes oza.m.r.gul@hotmal.com Özet Güümüz elektrk şebekelerde, yeleleblr dağıtık eer kayaklarıı güç ssteme etegrasyou gderek yaygılaşmaktadır. Bu edele, yeleeblr dağıtık kayakları güç sstemler yük akışıa etkler aalz edlmes öem arz etmektedr. Özellkle, yakı gelecekte akıllı şebeke uygulamaları le brlkte güeş ve rüzgar gb eer üretm sürekszlğe sahp eer kayaklarıı yoğu br şeklde güç ssteme dağıtık etegrasyou söz kousu olacaktır. Bu koşullarda, güç sstemde yük akış kararlılığıı sürdürüleblmes ç, sstemde oluşablecek olumsuz durumlarıı öcede görülmes ve gerekl tedbrler alıması, güç sstem doğru ve etk yöetm ç gerekl br adımdır. Bu problem çözümüde, süreksz kayakları güç üretm değşkelkler göz öüde tuta yük akış aalzlere htyaç vardır. Bu tp aalzler, süreksz dağıtık üretmm yaygılaştığı güç sstemler yöetm ve plalamasıda öeml bleşeler hale gelecektr. Bu amaçla, bu makalede saat-bazlı gülük ortalama üretm profller le modelleeble yelelr dağıtık kayakları ssteme katıldığı durumlar ç yük akış aalz yapılmıştır. Bu aalzlerde, gü ç bara gerlm sevyes ve güç faktör değşmler aalz edlerek değerledrlmştr. Dağıtık yeleeblr kayakları, gerlm sevyesde cdd br değşme ede olmadığı, güç faktörüde se arta üretm le brlkte dkkate değer düşüşler olableceğ görülmüştür. Aahtar kelmeler: Gülük saat bazlı yük akış aalz, dağıtık kayaklar, yeleeblr güç kayak etegrasyou Abstract I today s electrc dstrbuto grds, tegrato of dstrbuted reewable eergy sources to the grd s presetg a creasg tred. Hece, vestgato of mpacts of reewable dstrbuted geerato s a ecessty. Partcularly, depedg o smart grds techologes, dese tegrato of termttet eergy sources based o solar ad wd eergy, wll be avalable ear future. I ths case, detecto of adverse system codtos ad plag for the ecessary protectos are mportat for the maagemet of resources effectvely ad relably. For the soluto of ths problem, there s eed for the load flow aalyses that cosder the varablty ad fluctuatos of dscrete reewable sources. These aalyses wll be useful for maagemet ad plag of the power systems cotag dstrbuted reewable eergy geerato. For ths propose, authors coduct 4-hours load flow aalyses for power system cotag termttet reewable sources. These sources are modeled by hourly geerato profles. Bus voltage ad power factor chages buses are evaluated for a day. It was observed that bus voltages dd ot alter cosderably; however, as creasg volume of dstrbuted reewable geerato, power factors ca decrease. Keywords: load flow aalyss based o daly hours, dstrbuted sources, the tegrato of reewable power sources. Grş Eer üretmde, yeleeblr eer kayaklarıı payı gü geçtkçe artmaktadır. Rüzgar ve güeş gb yeleeblr eer kayaklarıa dayalı elektrk üretm, küresel klm ve çevre krllğ üzerde daha az olumsuz etkye sahp olması, eer üretm ç yakıt gerektrmemes gb öeml avatalara sahp olmasıda dolayı toplam eer üretmdek payı gü geçtkçe artmaktadır []. Bu tür yeleeblr kayakları, geleeksel güç ssteme etegre edlmes öüdek e öeml güçlük, üretm sürekszlğ ve belrszlkler olarak gösterlmektedr. Üretm belrszlkler ve sürekszlkler, sstem yük akışlarıda alık değşmlere ede olablmektedr. Bu değşmler ssteme egatf etkler öcede tespt edlmes, öleyc tedbrler ve plalamaları uygulaması, sağlıklı ve etk güç dağıtımı ç gerekldr. Buda dolayı, yeleblr dağıtık eer kayaklarıı 77
EMO Blmsel Derg, Clt, Sayı 4, Aralık TMMOB Elektrk Mühedsler Odası belrszlk çere karakter, sstem yük akış kararlılığıa etkler celemes oldukça öem kazamaktır. Yük akış aalz ç farklı matematksel tekkler kullaılmıştır. Bu tekkler Newto-Raphso [], Fast- Decoupled [3,4], Gauss Sedel [5] gb matematksel algortmalardır. Bu matematksel algortmaları yaı sıra parçacık sürü optmzasyou [6], bulaık matık algortması [7], dferasyel evrm algortması [8], tabu araştırma algortması [9], bakter kolos optmzasyou [] gb moder sezgsel metotlar da kullaılmıştır. Özellkle 96 lı yıllarda dtal blgsayarı cadı ve kullaımıı yaygılaşmasıyla yük akış problemler ç br çok yötem gelştrlmştr []. Özellkle ümerk yötemler üzerde çalışılmış, fast-decoupled gb Newto metoduu farklı versyoları da yaygı olarak kullaılmaya başlaılmıştır [4]. Ray D. Zmmerma ve Hsao-Dog Chag da bu yötem kullaarak degesz radyal dağıtım sstemler üzerde yük akış çalışması yapmıştır [3]. Nümerk yötemler özellkle Newto-Raphso metodu aalz, çözüme yakısama hızı ve doğruluğu bakımıda e yaygı kullaıma sahp temel br metot hale gelmştr. Newto-Raphso yötem çok değşkel leer olmaya deklemler çözümüde yaygı olarak kullaıla br aalz yötemdr. Bu metoda göre başlagıçta, değşkeler değerler rastgele belrler. Bu değerler kullaılması le ye değerler üretlr. E so üretle k değer arasıda kabul edleblr küçük br fark sağlaaa kadar teratf olarak çalışma devam ettrlr. Newto-Raphso yük akışıı amacı, tüm yük baralarıı gerlm gelk değerler le salıım barası dışıdak tüm baraları açı değerler belrlemektr. D. Shrmohammad, H.W. Hog, A. Semlye ve G.X. Luo [] tarafıda 988 de yapıla çalışmada çok grşl kompazasyo tekğ ve Krchoff yasasıı temel formasyou kullaılarak zayıf ağlı dağıtım ve letm şebekeler çözümü ç br yük akış metodu tarf edlmştr. Bahsedle metod çok y br yakısamaya sahp olup bu metodu uyguladığı br blgsayar programı gelştrlmş ve radyal zayıf ağlı brkaç dağıtım ve letm şebekese başarıyla uygulamıştır. Sözü edle metod tek fazlı (degel) şebekeler yaı sıra üç fazlı (degesz) şebekeler çözümüe de uygulaablmştr. 995 yılıda Carol S.Cheg ve D. Shrmohammad [] brlkte yaptıkları çalışmada aa dağıtım sstemler gerçek zamalı aalz ç üç fazlı durumda yük akış çözümü suulmuştur. Bu yötem tek fazda üç faza zayıf ağlı dağıtım sstemler ç kompazasyo tabalı yük akış metoduu (öcek kısımda açıklaa çalışma) doğruda br açılımı olup degesz ve dağıtılmış yükler, gerlm regülatörler ve otomatk kotrollü paralel kapastörler üzere vurgu yapılmıştır. Kompazasyo fkr, üretm baralarıda gerlm gelk uyumsuzluğuu gdereblmek ç başarılı br şeklde ele alımıştır. Bu metot dağıtım otomasyo sstemlerde gerçek zamalı uygulama ç gereke yüksek çalışma hızıı sağlamıştır. Yakı br gelecekte, akıllı şebeke (Smart Grd) uygulamaları le yeleeblr dağıtık kayakları dağıtım şebekese etegrasyouu gerçekleştrlmes hedeflemektedr [,3-]. Bu oktada, eer üretm sürekszlğ ve belrszlğ ola eer kayaklarıı (güeş ve rüzgar eers gb) güç dağıtım şebekese etkler aalz öem kazamaktadır. Bu sstemler ede olduğu üretm dalgalamaları durumuda şebeke koşullarıı kabul edleblr sıırlar çde çalışmasıı sağlaması ç aalz ve yöetm metotlarıı gelştrlmes gerekmektedr. Bu çalışmada, dağıtık yeleeblr eer kayaklarıı güç sstem yük akışıa etkler Newto-Raphso yük akış aalzler yardımı le celemştr. Bu amaçla, güç üretm belrszlğ ve sürekszlğ sergleye yeleeblr kayaklar, 4-saatlk ortalama üretm profller le taımlamıştır. Bu kayaklar, IEEE 39 bara güç ssteme dağıtılarak, güç sstem yük akış aalz saatlk bazda gülük olarak celemştr. Bu aalzlerde, güç sstem gü çde maruz kalableceğ değşke güç talep koşullarıı aalzlere yasıtılması ç baralara bağlı yükler 4 saatlk ortalama güç talep profller yardımı le damk olarak modellemştr. Bu sstemde çeştl searyolar ç saatlk peryotla öreklemş yük akış aalzler, Newto-Raphso ümerk çözümler temelde gerçekleştrlmş ve böylece hızlı ve düşük yakısama hatalı, yük akış çözümlemeler elde edleblmştr []. Elde edle çözümler üzerde, statstk aalzler yapılarak, gü ç bara gerlm sevyes değşmler ve bara güç faktörü değşmler celemş, değşkelk faktörü (stadart sapma / ortalama ( / ) ) aalzler yapılmıştır.. Nümerk Aalz Metodu Güç sstemler aalzde karşılaşıla problemler çözümüde leer olmaya deklemlerle karşılaşılır. Bu deklemler çözmek ç ümerk yötemler kullaılır. Yük akış aalz temel amacı verle br güç sstemde, üretm ve tüketm değerler ç, baralar üzerdek kompleks gerlm ve hatlar üzerde aka kompleks güç değerler bulmaktır. Yük akış problem çözümü, her br baradak gerlm gelğ, faz açısı ve her br hatta aka aktf ve reaktf gücü belrlemes sağlar. Br yük akış problem çözülürke sstem ormal, degel şartlar altıda çalıştığı ve tek hat dyagramıyla temsl edldğ kabul edlr. Her br barada ele alıması gereke değşkeler, gerlm gelğ ( V ), gerlm faz açısı (), aktf güç (P) ve reaktf güçtür (Q). Bazı baralar eeratörlerle besler ve bu baralar üretm barası olarak smledrlr. Bu baralarda gerlm gelğ ve aktf gücü bldğ (sabt) kabul edlr. Jeeratöre bağlı olmaya dğer baralar yük barası olarak adladırılır. Tüm baralarda kompleks yük gücüü bldğ kabul edlr. Kısaca özetlemek gerekrse br güç sstemdek baralar 3 gruba ayrılır: -Referas bara olarak da adladırıla salıım barası, gerlm gelğ ( V ) ve faz açısıı () bldğ aktf (P) ve reaktf gücü (Q) buluacağı baradır. Güç sstemdek kayıpları ede olduğu üretle güç le plalaa yük arasıdak fark bu bara üzerde değerledrlr. -P-Q barası olarak da adladırıla yük baraları, aktf (P) ve reaktf gücü (Q) blp bara gerlm gelğ ( V ) ve faz açısıı () aradığı baralardır. Yük baralarıda güç harcadığı ç aktf ve reaktf güç değerler egatf değerler alır. -P-V barası yada gerlm kotrollü bara adıyla da ble üretm baraları, aktf güç (P) ve gerlm gelğ ( V ) bldğ, gerlm faz açısıı () ve reaktf gücü (Q) belrleeceğ baralardır. 78
.. Newto-Raphso Metodu Newto metotları yük akışı deklemler çözümü ç teratf metotlara (Gauss, Gauss-Sedel ) göre kuadratk yakısama karakterstğe sahptr [3]. Özellkle büyük çaplı güç sstemler ç Newto-Raphso metodu çok daha verml ve uygulaablrdr. E belrg üstülüklerde brs de çözüme ulaşmak ç gereke adım sayısıı sstem boyutuda bağımsız olmasıdır. Fakat bu sırada çözümü elde ederke adım başıa harcaa şlem yükü fazladır. Yük akış aalzde gerlm kotrollü baralar ç aktf güç ve gerlm gelğ bldğde yük akış deklemler kutupsal formda fade edlr. Newto-Raphso yük akış aalz metoduu burada kısaca özetlemek gerekrse: []. Br barası ve bu baraya bağlı hatlar dkkate alıarak Krchoff Akım Yasası da I Y V Y V () fades kutupsal formda elde edlr. Bara dek kompleks güç, P Q A V I () olarak fade edlr. Deklem () ve deklem () kullaılırsa P Q ( V ) Y V (3) Y elde edlr. Burada, ve baraları arasıdak admtas değerdr. Baralar arasıdak admtas değerler, Bara admtas matrsde ( Y ) taımlaarak, güç sstem, yük BARA akış aalz ç taımlaır. Deklem (3) de görüle kompleks güç fades gerçek ve saal kısımlarıa ayrılarak aşağıdak gb yazılablr. P Y Q Y V V cos( ) V V s( ) Elde edle (4) ve (5) deklemler, bağımsız değşkeler (gerlm gelğ ve gerlm faz açısı) çere çözülecek ola oleer deklem sstem oluşturur. Her br yük barası ç P ve Q deklemler, her br eeratör barası ç P deklem kullaılır. Bu k deklem yüksek derecel termler hmal edlerek başlagıç değer cvarıda Taylor serse açılmak suret le deklem (6) le temsl edle leer br deklem ssteme döüştürülür. P P : : P P Q Q : Q : Q P... P... Q... Q... ( P V k ) P V Q V Q V P... V P :... V Q V... V : V Q... V (4) (5) (6) Aşağıdak deklemde J, Jacoba matrs olarak adladırılır. Burada Jacoba matrs gerlm faz açısı ve gerlm gelğdek değşm oraıyla aktf ve reaktf güçtek değşm oraı arasıdak lşky belrler. Jacoba matrs br üsttek aktf ve reaktf güç deklemler açı ve gelk değşmlere göre kısm türevlerde oluşur. J J J 3 P J J Q 4 P V Q V (7) P J J (8) Q J J V 3 4 Deklem (8) le fade edle leer deklem sstem, teratf olarak aşağıdak çözüm adımları le hesaplaır. m m (9) m m V V V () Hesaplamalar, br m terasyo adımıda, gerlm ve faz açısıdak değşm ( V ve ) öcede belrlemş br hata eşğde küçük oluca kadar devam ettrlr... Newto-Raphso Metodu Temelde 4- lk Damk Yük Akış Aalz 4-saatlk damk yük akışı aalzler gerçekleştrmek ç br öcek bölümde kısaca özetlee Newto-Raphso yük akış aalz metoduda faydalaılmıştır. Bu amaçla, dağıtık kayaklar sürekl ve süreksz kayaklar olmak üzere k farklı tpte modellemştr. Sürekl kayakları, aktf ve reaktf güç değerler 4 saat boyuca br ortalama değer cvarıda erede se sabt kalabldğ varsayılmıştır. Öreğ baraları, termk satraller çıkış güçler gb. Süreksz kayaklar se kayak tpe (Rüzgar, güeş..vs) göre 4 saatlk aktf ve reaktf güç üretm profller 4 bleşel G ve P G vektörler Q le temsl edlmştr. Bu kayakları aktf ve reaktf güç değerler 4 saat boyuca değşkelk gösterdğ varsayılmıştır. Bezer yaklaşımla, bara yükler az değşke ve değşke güç talep profllere uygu olarak k farklı tpte modellemştr. Az değşke yükler, saay bölgeler gb, gece vardyaları ede le 4 saat boyuca yüksek salıım göstermeye yük modeller ç kullaılmıştır. Değşke güç taleb profller se hae tüketcler gb 4 saatlk zama dlm çde cdd salıımlar göstere yük modeller ç kullaılmıştır. Değşke yükler 4 bleşel P ve L QL vektörler le taımlamıştır. lk bazda gülük yük akış aalzler, güü her saat ç ( de 4 e kadar) lgl kayak ve yük değerler öcede taımlamış G, P G, Q P, L QL vektörlerde alıarak, Newto-Raphso metodu kullaılmak suret le gerçekleştrlmştr. 4-lk yük akış aalz ç hesaplama adımları Şekl de gösterlmştr. Bara gerlm ve güç faktörü değşmler değerledrlmes ç damk yük akış aalzler soucuda 79
EMO Blmsel Derg, Clt, Sayı 4, Aralık TMMOB Elektrk Mühedsler Odası her yük barasıa at gerlm değerler ( V ) ve güç faktörü ( cos d ) saatlk bazda elde edlmştr. Yük baralarıda, gü çde gerçekleşe gerlm ve güç faktörü değşmler, statstk değşkelk katsayısı (Coeffcet of Varato) hesaplamasıda kullaılmıştır. V ( V d ) / ( Vd ) () Burada (.) bara gerlm gülük stadart sapması ve (.) se bara gerlm gülük ortalama değerdr. V değşkelk faktörü, baralardak gülük gerlm değşmler hakkıda karşılaştırılablr br statstk ver sumuştur. Bezer br yaklaşımla, baralardak güç faktörüdek değşkelk, cos (cos ) / (cos ) () d deklem le fade edlmştr. Burada cos güç faktörüdek değşkelğ temsl etmektedr. Güç sstem, yük ve kayak modeller taımlaır. (=) d d akış aalz testler yapılmıştır. Bu test ssteme Şekl de görüldüğü gb damk yükler ve yeleeblr dağıtık kayaklar ekleerek farklı test searyoları kurgulamıştır. Bu amaca döük olarak, k tp damk test yükü taımlamıştır. Brcs, saay bölgeler gb güç tüketm değşkelğ spete düşük ola yük talep profl, P, L Q vektörler le L temsl edlmş ve Şekl 3 de gösterlmştr. Dğer yük model se hae tüketc bölgeler gb güç sarfyatı yüksek değşkelk göstere yük talep profl, P, L Q le vektörler L le temsl edlmş ve Şekl 3 de gösterlmştr. Bu çalışmada güç talep profller tüketc davraışlarıa uygu olarak varsayımsal olarak belrlemştr. Bu yük aalz test smulasyouda güç ssteme eer sağlaya üç tp kayak profl taımlamıştır. Sürekl eer kayakları (Hdro eer, termk eer, ükleer eer..vs) ç üretm profl G, P G vektörü le taımlamıştır. Süreksz ve yüksek Q belrszlk göstere yeleeblr kayaklarda rüzgar eer üretm profl G, P G vektörü, güeş eer üretm profl Q se G, P3 G vektörü le taımlamıştır. Şekl 4 de üç tp Q3 eer üretm kayağı ç aalzde kullaıla üretm profller gösterlmştr. Bu profller, kayakları saatlk davraışlarıa uygu ve varsayımsal olarak belrlemştr. Newto-Rapso yötem le saatlk yük akış aalz yapılır. Deklem ve le gerlm sevyes ve güç faktörü değşkelğ hesaplaır saat 5 saat saat Hayır So Evet Saay Yükü Ev Tüketm Yükü Güeş Eer Üretm Sürekl Eer Üretm Rüzgar Eer Üretm Şekl. 4-lk yük akış aalz ç hesaplama adımları akış dyagramı. 3. IEEE 39-Bus Test Güç Sstem Üzerde 4 saatlk Damk Yük Akış Aalzler Örek br uygulama ç eer pazarı problemler ç sıkça kullaıla IEEE 39-bus test sstem üzerde saatlk bazda yük Şekl. Örek uygulama ç IEEE 39-bus test sstem Yeleeblr dağıtık kayaklarıı, bara gerlm ve güç faktörü kararlılığıa etkler k test searyosu kullaılarak, saatlk bazda celemştr. Brce test searyosu, yeleeblr dağıtık kayakları bulumadığı merkez üretm durumu ç yapılmıştır. Bu test searyosu mevcut durum () olarak adladırılmıştır. İkc test searyosu, yeleeblr dağıtık kayakları ssteme Şekl de gösterldğ gb dağıtılması soucu ortaya çıka durumları 8
aalz ç hazırlamıştır. Bu test searyosu dağıtık üretm durumu () olarak adladırılmıştır. 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 P L Q L 3.5 5 5 5 8 P L 6 Q L kayaklar le dağıtık üretm, bara gerlm sevyeler gülük değşkelğ ( V ) dkkate değer ölçüde etklememştr. Güç faktörlerde se bazı baralarda gülük ortalama değşkelkte ( cos ), %-3 cvarıdak artış dkkat çekmektedr. Buu ede daha detaylı görmek ç, baraları 4-saatlk gerlm sevyes, güç faktörü, aktf ve reaktf güç profller daha detaylı celememz gerekr. Bu amaçla, aşağıda Bara-5, Bara-7 ve Bara-8 gerlm sevyeler, güç faktörler, aktf ve reaktf güç durumları hesaplamış ve yeleeblr kayakları üretm le dağıtık üretm etkler tartışılmıştır. 4 3 G P G Q 4 5 5 5 Şekl 3 Saay bölgeler güç tüketm modelleye az değşml yük talep profl ( P L, Q L ). Tüketc bölgeler güç sarfyatıı modelleye, yüksek değşkelkl yük talep profl ( P L, Q L ). Şekl 5 de searyosu ç 4-saatlk yük akış aalz souçları verlmştr. Şekl 5 de bara umarası 3 ve daha yüksek baralar sadece üretm baraları olduğu ç burada gerlm değşkelğ sıfır düzeyde kalmıştır. Daha küçük bara umaralı baralarda se yük baraları le yük bağlı olmaya geçş baraları mevcuttur. Bu aalzde, Bara-7 de, %.5 düzeyde e yüksek gülük gerlm değşkelğ görülmüştür. Şekl 5 de e fazla %4 düzeyde güç faktörü değşkelğ görülmektedr. Geçş baralarıda, yük veya kayak bağlı olmadığı ç, güç faktörler hesaplamamıştır. Bu durum Şekl 5 dek karakterstkte güç faktör değer hesaplamamış baralar görülmektedr. Şekl 6 ve de mevcut durum () le dağıtık üretm searyo varyatlarıı (, x5, x8) karşılaştırılması yapılmıştır. Burada x5 ve x8 searyoları, yeleeblr dağıtık kayakları eers dak sevyes 5 katıa ve 8 katıa çıktığı test koşullarıı temsl etmektedr. Bua göre, düşük güçlü yeleeblr eer üretm koşullarıı, x5 orta düzey yeleeblr eer üretm koşullarıı, x8 se yaklaşık olarak bütü lokal tüketme cevap vereblecek yüksek düzeyl yeleeblr eer üretm koşullarıı temsl etmektedr. Şekl 6 de görüldüğü üzere, yeleeblr 5 5 5 G P.8 G Q.6.4. 5 5 5 G P3.8 G Q3.6.4. 5 5 5 Şekl 4 Sürekl eer kayakları üretm profl ( G P, G Q ). Rüzgar eer kayakları üretm profl ( G P, G Q ). Güeş eer kayakları üretm profl ( G P3, G Q3 ). 8
EMO Blmsel Derg, Clt, Sayı 4, Aralık TMMOB Elektrk Mühedsler Odası Bara No 4-lk Bara Gerlm Sevyeler Profller [pu].5 35 3. 5 5.5 V 6 x -4 5 4 3 x5 x8 5 V 6 x -4 5 4 3 5 5 cos 3 4 Bara.4.3.. x5 x8 cos 3 4 Bara.5.4.3.. 3 4 Bara Şekl 5. IEEE-39 bus test sstem searyosu aalzde elde edle Bara gerlm sevles 4-saatlk profller. Baraları gülük gerlm değşkelkler Baraları gülük güç faktörü değşkelkler Bara-5 e sadece hae tüketm model ( P, L Q ) L temsl ede yük bağlıdır. Şekl 7 de görüldüğü gb, yeleeblr dağıtık kayak barıdırmaya sadece damk yük çere Bara-5, dğer baralara bağlaa yeleeblr dağıtık kayakları üretmlerde pek etklememştr. Baralarda aktf ve reaktf güç profl egatf değerl olması, barada güç tüketm olduğua şaret eder. 3 4 Bara Şekl 6 IEEE 39-bus güç sstem, ve çeştl eer durum searyoları ç yapıla 4-saatlk yük akış aalzde elde edle gülük gerlm değşkelkler güç faktörü değşkelkler karşılaştırması Bara-7 de se hem saay tüketm model ( P, L Q ) L hem de hae tüketm model ( P, L Q ) temsl ede k L damk yük bağlıdır. Ayrıca bu barada rüzgar üretm modele ( G, P G ) sahp kayak bağlaarak, yeleeblr Q eerde faydalaılmıştır. Şekl 8 görüldüğü üzere rüzgar eer üretm tepe değerlere ulaştığı 4:-7: saatler arasıda, orta ve yüksek rüzgar gücü üretm koşullarıda (x5 ve x8) güç faktörüde sert düşüşler görülmüştür. Ayrıca, bu zama dlmde, x8 searyosuda sağlaa yüksek rüzgar eer üretm, bu baradak lokal tüketm tamamıı karşılayablmş, dğer br fade le Bara-7 y bu saatler arasıda ked kede yeteblr duruma (Isladed Operato) gelmştr. Bu saatler arasıda x8 seeryosuda görüle poztf güç değerler, üretm baralarıda güç çekmeye htyaç duymada lokal taleb karşılaabldğ ve hatta bu baraı üretc kouma gelebldğ göstermştr. Acak bu saatlerdek güç faktörüde görüle sert değşm kompaze edlmese döük tedbrler öcede alıması, Bara-7 de eer dağıtımı ve tüketm daha sağlıklı ve güvelr kılacaktır. 8
V (pu).385.38.375 x5 x8 V (pu).535.53.55.5 x5 x8.37.55 cos.9578.9578.9578.9578.9578 5 5 x5 x8 cos.8.6.4. 5 5 x5 x8 P (MW) - -4 5 5 x5 x8 P (MW) -5 5 5 x5 x8-6 - Q (Mvar) -8 -.5 - -.5 5 5 x5 x8 (d) Q (Mvar) -5 - -3-4 -5-6 (d) 5 5 x5 x8 - -7 5 5 saat Şekl 7. Bara-5 ç hesaplaa 4-saatlk gerlm sevyeler, güç faktörler, aktf ve reaktf güç -(d) profller 5 5 saat Şekl 8. Bara-7 ç hesaplaa 4-saatlk gerlm sevyeler, güç faktörler, aktf ve reaktf güç -(d) profller 83
EMO Blmsel Derg, Clt, Sayı 4, Aralık TMMOB Elektrk Mühedsler Odası V (pu).46.455.45.445.44.95.9.85 x5 x8 5 5 Bara-8 de se hem saay tüketm model ( P, L Q ) L hem de hae tüketm model ( P, L Q ) temsl ede yükler L bağlıdır. Ayrıca bu barada güeş üretm modele ( G, P G ) sahp kayak bağlaarak, yeleeblr eerde Q faydalaılmıştır. Yeleeblr kayaklar gerlm sevlerde dkkate değer değşme ede olmamalarıa rağme yüksek üretm gücüde, arta reaktf güç üretm soucu güç faktörüde düşüşlere ede olduğu aalz souçlarıda görülmüştür. Şekl 9 de saat 9:-6: arasıda güeş eerde yüksek güç üretm koşullarıda (x8), güç faktörüde düşüş açıkça görülmektedr. Acak, düşük üretm koşullarıda () bu etk öemsemeyecek derecede zayıf kaldığı görülmektedr. Bu saatlerde bu baralarda güç-faktörü kararlılığıa döük tekkler uygulaması, güç kaltes koruması açısıda faydalı olacaktır. cos.8.75.7.65-4 x5 x8 5 5 4. Souçlar Bu çalışmada, süreksz dağıtık üretm ve değşke güç talep durumları altıda gü ç damk yük akış aalzler gerçekleştrlmş ve baraları elektrksel parametreler saatlk bazda değşm hesaplamıştır. Böylece, üretm sürekszlğ göstere kayaklarda teşkl edle dağıtık üretm, gü ç değşe güç talepler karşısıda baraları gerlm ve güç faktörler kararlığıa etkler aalz edleblmştr. P (MW) Q (Mvar) -6-8 - - -4-4 -5-6 -7 x5 x8 5 5 x5 x8 5 5 saat (d) Şekl 9. Bara-8 ç hesaplaa 4-saatlk gerlm sevyeler, güç faktörler, aktf ve reaktf güç -(d) profller Bu aalzlerde, yeleeblr dağıtık kayakları gerlm sevyes kararlığıa cdd br olumsuz etks olmadığı görülmüştür. Buu ede, bütü sstemde eer deges (Eergy Balace) sağlamasıdır. Eer deges, kayıplar dahl olmak üzere sstemde tüketle gücü, eeratörlerde çekle güce eşt olması haldr. Baraya eklee dağıtık yeleeblr kayak, bu eer deges ede le sadece bu baraya dğer kayak baralarıda aka gücü azaltmıştır. Böylece, bara gerlm sevyes koruablmes sağlaablmştr. Acak, lokal yeleeblr kayak, tüketm öeml br kısmıı karşıladığı durumda, ked aktf ve reaktf güç karakter ede le bağlı olduğu baraı toplam aktf ve reaktf bara gücüü etkleyeblmekte ve bara güç faktörüde alık değşmlere ede olablmektedr. Süreksz lokal kayakları yüksek üretm sağladıkları zama dlmlerde güç faktör değşm kompaze edecek tedbrler alımış olması, bara güç faktörü kararlığıı koruması ç yeterl olacaktır. Bu amaçla, yeleeblr lokal kayakları, yüksek üretm koşullarıda reaktf güç üretmler sıırlaarak güç faktör kararlığı koruablr. Bu tür aalz yötemler, süreksz dağıtık kayaklara sahp güç sstemler yöetm sırasıda çıkablecek problemler çözümüde büyük öeme sahp olacaktır. Ortalama üretm ve güç talep profller le taımlaa damk güç sstem modellerde, saatlk veya daha düşük örekleme peryotlu yük akış aalzler le yük akış degeszlkler ve güç dağıtımıdak kalte bozukluklarıı öcede tahm edlmes mümkü olablecektr. Böylece öleyc tedbrler çere 4-saatlk güç yöetm plalamaları daha güvelr olarak yapılablecektr. 84
5. Kayaklar [] Pecas Lopes JA, Hatzargyrou N, Mutale J, Dapc P, Jeks N., "Itegratg dstrbuted geerato to electrc power systems: A revew of drvers, challeges ad opportutes, Electrc Power Systems Research, vol:77, pp.89-3, 7. [] W. F. Tey ad C. E. Hart, "Power Flow Soluto by Newto's Method", IEEE Tras. Power App. Syst., vol.86, pp.449-46, Nov. 967. [3] R. D. Zmmerma ad H. D. Chag, "Fast Decoupled Power Flow for Ubalaced Radal Dstrbuto Systems", 995 IEEE PES Wter Meetg, New York, pp. 95, 995. [4] B. Stott ad O. Alsaq, Fast Decoupled Load Flow,IEEE Trasactos o Power Apparatus ad Systems, vol. 93, pp. 859-869, Jue 974. [5] Selva Moorthy,Mad Al-Dabbagh ad Mchael Vawser, Improved Phase Cordate Gauss-Sedel Load Flow Algorthm, Electrc Power System Research, vol. 34, pp. 9-95, Aug. 995. [6] Zhag, W. ad Lu, Y., Reactve Power Optmzato Based o PSO a Partcal Power System, Power Egeerg Socety Geeral Meetg, 4 IEEE., vol., pp. 39-43, 6- Jue 4. [7] Vlachogas J. G., Fuzzy Logc Applcato Load Flow Studes, IEE Proc. Geerato, Trasmsso ad Dstrbuto, vol.48, pp. 34-4,. [8] R. Stor ad K. Prce, Dfferetal Evoluto-a Smple ad Effcet Heurstc for Global Optmzato over Cotuous Spaces, Joural of Global Optmzato, vol., pp. 34-359, 997. [9] L, Z., Sh, J. ad Lu, Y., Dstrbuted Reactve Power Optmzato ad Programmg for Area Power System, Iteratoal Coferece o Power System Techology, vol., -4 Nov. 4, pp.447-45. [] We, H., Cog, Z., Jgya, Y., Jahua, Z., Zfa, L.,Zhla, W. ad Dogl, P., Usg Bacteral Chemotaxs Method for Reactve Power Optmzato, Trasmsso ad Dstrbuto Coferece ad Exposto, -4 Aprl8, pp. -7. [] Shrmohammad D., Hog H.W., Semlye A. ve Luo G.X., Compesato-Based Power Flow Method for Weakly Meshed Dstrbuto ad Trasmsso Networks,IEEE Trasactos o Power Systems, vol. 3, pp. 753-76, Feb. 988. 988. [] Cheg Carol S. ve Shrmohammad D., Three-phase Power Flow Method for Realtme Dstrbuto System Aalyss, IEEE Trasactos o Power Systems, vol., pp. 67-679, Feb. 995. [3] Albert M, Vcet B, Maurce GCB, Joha LH, Gerard JMS.,"Domestc eergy maagemet methodology for optmzg effcecy Smart Grds., IEEE Bucharest PowerTech, pp:-7, 9. [4] Ayompe LM, Duffy A, McCormack SJ, Colo M, "Valdated real-tme eergy models for small-scale grdcoected PV-systems., Eergy,vol:35:4,pp.86-9.,. [5] Prasad AR, Nataraa E., "Optmzato of tegrated photovoltac-wd power geerato systems wth battery storage., Eergy, vol:3:9, pp.43-54, 6. [6] Lud H. "Large-scale tegrato of wd power to dfferet eergy systems., Eergy, vol:3:4, pp.-, 5. [7] Bayod-Ruula RA.,"Future developmet of the electrcty systems wth dstrbuted geerato., Eergy, vol:34:3, pp.77-83. 9. [8] Coseto V, Favuzza S, Gradt G, Ippolto MG, Massaro F, Sasevero ER, Zzzo G., "Smart reewable geerato for a sladed system. Techcal ad ecoomc ssues of future scearos., Eergy, vol:39, pp.96-4,. [9] Lud H, Aderse AN, Østergaard PA, Mathese BV, Coolly D. "From electrcty smart grds to smart eergy systems - A market operato based approach ad uderstadg., Eergy, vol:4, pp.96-,. [] Alagoz BB, Kaygusuz A, Karabber A. A User-Mode Dstrbuted Eergy Maagemet Archtecture for Smart Grd Applcatos, Eergy, vol: 44, pp 67 77,. [] Amad AM, Alreza S, Taher N, Mohammad RAP., Mult-obectve operato maagemet of a reewable MG (mcro-grd) wth back-up mcro-turbe/fuel cell/battery hybrd power source. Eergy, vol;36:6, pp.49-57.,. [] Saadat, H., Power Systems Aalyss, McGraw Hll, Bosto, 999. [3] Abacı K.,Yalçı M. A., Uyarlıoğlu Y., Güç Sstemlerde Farklı Salıım Barası Seçm Gerlm Kararlılığı Açısıda İcelemes, Elektrk-Elektrok ve Blgsayar Mühedslğ Sempozyumu, Bursa,8- Aralık 4. 85