Fırat Üniv. Mühendislik Bilimleri Dergisi Fırat Univ. Journal of Engineering 23 (2), 9-28, 2 23 (2), 9-28, 2 Küçük Hidroelektrik Santrallerde Yük-Frekans Kontrolü Ebru ÖZBAY, Muhsin Tunay GENÇOĞLU Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, ELAZIĞ eozbay@firat.edu.tr (Geliş/Received: 6.2.2; Kabul/Accepted: 22.3.2) Özet Türkiye, yenilenebilir enerji kaynaklarının çeşitliliği ve potansiyeli bakımından zengin bir ülkedir. Ülkemizde elektrik enerjisinin büyük bir kısmı, termik ve hidrolik kaynaklardan elde edilmektedir. Hidroelektrik santraller (HES), yakıt maliyeti olmadığı için, en ucuz elektrik üreten santrallerdir. Hidroelektrik enerji üretiminin büyük bir kısmı büyük HES ile elde edilmektedir. Küçük hidroelektrik santraller (KHES), özellikle diğer enerji santrallerinin yapılamadığı kırsal bölgelerde ve küçük su kaynaklarını değerlendirmek amacıyla kullanılan alternatif enerji kaynaklarıdır. Bu çalışmada, KHES lerin önemi vurgulanmış ve bir KHES in yük-frekans kontrolünü yapabilmek amacıyla, Matlab-Simulink de türbin, generatör ve regülatör modelleri oluşturulmuştur. Daha sonra bu modeller birleştirilerek, küçük bir hidroelektrik santral modeli elde edilmiştir. ve doğrusal olmayan türbinli HES modelleri kullanılarak, farklı yüklenme durumları için, güç-zaman ve frekanszaman değişimleri elde edilmiştir. Anahtar kelimeler: Küçük hidroelektrik santraller, Türbin modeli, Yük-frekans kontrolü, PID denetleyici. Load Frequency Control for Small Hydro Power Plants Abstract Turkey is a rich country in term of diversity and potential of renewable energy sources. In our country, a large amount of electrical energy is obtained from thermal and hydraulic sources. Hydroelectric power plants (HPP) that have no fuel cost are the cheapest electricity generation plants. A large section of the hydroelectric energy production is obtained from the large HP. Small hydro power plants (SHPP) are alternative energy sources which are especially used in rural areas where the other energy power plants cannot be done and in order to evaluate the small water resources. In this study, the importance of SHPP is emphasized and turbine, generator, and governor models are constructed in Matlab-Simulink to make load-frequency control of a SHPP. Then, combining these models a small hydro electric power plant model was obtained. Power-time and frequency-time variations are obtained for different loading condition using HPP models with linear and nonlinear turbines. Key words: Small hydroelectric power plants, Turbine model, Load-frequency control, PID controller.. Giriş Elektrik enerjisi tüketimi ekonomik gelişmenin ve sosyal refahın en önemli göstergelerinden birisidir. Dünya da üretilen toplam elektrik enerjisinin yaklaşık % 2 si hidroelektrik enerjiden sağlanmaktadır. Güney ve Orta Asya, Latin Amerika ve Afrika daki gelişmekte olan ülkelerle beraber, Kanada, Türkiye ve Rusya da tamamı değerlendirilmemiş hidroelektrik potansiyel bulunmaktadır. Batı Avrupa ve ABD de ise kaynakların değerlendirilmiş olması ile beraber çevresel ve politik nedenlerden dolayı kalan hidroelektrik potansiyel sınırlıdır []. Bu nedenle KHES ler, özellikle diğer enerji santrallerinin yapılamadığı kırsal bölgelerde artarak kullanılan alternatiflerdir [2]. Dünyada KHES lerin toplam hidroelektrik enerji üretimindeki payı % 5- arasında değişmektedir [3]. Türkiye nin brüt hidroelektrik enerji potansiyeli 433 milyar kwh civarında olup, ülkemizin teknik hidroelektrik enerji potansiyeli 26 milyar kwh/yıl mertebesindedir [4]. Yıllara göre küçük farklılıklar göstermekle birlikte, bugün için Türkiye nin teknik ve ekonomik hidroelektrik potansiyeli 29,9 milyar kwh dır. Bu potansiyelin % 35 i işletmede, % 8 i inşa halinde ve geri kalan % 57 si çeşitli proje seviyelerinden oluşmaktadır. Özellikle son yıllarda hidrolik üretiminin toplam elektrik
Ebru Özbay, Muhsin Tunay Gençoğlu enerjisi üretimi içerisindeki önemi giderek artmıştır. Ülkemizde KHES ler hidroelektrik enerji üretiminde önemli bir potansiyele sahiptir. Türkiye nin teorik olarak brüt KHES potansiyeli 5 GWh/yıl, teknik ve ekonomik yapılabilir KHES potansiyelleri ise sırasıyla 3 GWh/yıl ve 2 GWh/yıl dır [5,6]. Mevcut su potansiyelinden daha fazla yararlanabilmenin en iyi yolu büyük HES lere ilave olarak KHES lerin yapılmasıdır. [7-9]. Fosil yakıtlara alternatif enerji bulma çabaları içinde, yenilenebilir enerji kaynaklarından mümkün olduğunca fazla yararlanma politikaları, KHES leri tekrar gündeme getirmiştir [,]. Enerji literatüründe büyük HES ler, klasik yenilenebilir kaynak grubunda ele alınırken, küçük, mini ve mikro HES ler, yenilenebilir enerji kaynakları grubuna sokulmaktadırlar. KHES lerin kapasitelerine ilişkin sınıflandırma ülkelere göre değişiklik göstermektedir. Bu konuda Dünya ülkeleri arasında tam bir görüş birliği yoktur. Ancak Dünya da den fazla ülkede mini, mikro ya da KHES adı altında sistemler kullanılmaktadır. Kapasitesi kw dan daha fazla olan santraller büyük, 5- kw arasında olanlar küçük, -5 kw arasında olanlar mini ve kapasitesi kw dan daha küçük olan santraller mikro olarak sınıflandırılmaktadır [2-5]. KHES ler büyük HES ler ile karşılaştırıldığında birçok avantajlara sahiptirler Çevresel etkilerinin az olması, bilinen en önemli avantajlarından birisidir. Büyük HES lerin hem kuruluş, hem de işletme esnasında çevresel etkileri fazla olabilir. Özellikle baraj inşa edilirken, bulunduğu bölgede ciddi etkilere sebep olabilirler. Büyük santrallerde baraj inşası maliyeti oldukça fazlayken ve tüm maliyet içerisinde ciddi bir paya sahipken, özellikle nehir tipi santrallerde maliyete etki eden böyle bir unsur yoktur. Ayrıca büyük HES lerin kuruluş süreleri oldukça uzun iken, KHES lerin kuruluş süreleri oldukça kısadır. Özellikle şebekeden uzak kırsal kesimlerde, elektrik ihtiyacının karşılanması için çok uygun sistemlerdir. Bu sistemler enterkonnekte sistemin ulaşamadığı, yakıt temininde zorluk çekilen kırsal bölgelerde, şebekeden bağımsız olarak elektrik üretim imkanı sağlarlar. Ayrıca sulama ve içme suyu temin etme gibi faydaları da vardır. Bütün bu avantajlarının yanı sıra KHES lerin bazı dezavantajları da vardır. Depolama özellikleri olmadığından, elektrik talebini karşılama konusunda sorunlarla karşılaşılabilir. Yıl içerisinde akarsu rejiminde meydana gelen değişimlerden çok çabuk etkilenirler. Büyük HES lere göre daha düşük kapasitelidirler. KHES lerin en büyük dezavantajı, birim tesis bedelinin, dolayısıyla elektrik maliyetinin fazla olmasıdır. KHES lerin maliyeti, genellikle düşü ile ters orantılı olarak artar [6]. Elektrik üretiminde frekans ve gerilim çok önemli iki kriterdir. Gerilim generatörün uyartımı, frekans ise generatör rotor dönüş hızı kontrol edilerek ayarlanabilir. Başka bir deyişle gerilim reaktif güç kontrolü yapılarak, frekans ise aktif güç kontrolü yapılarak nominal değerine getirilebilir. Kaliteli elektrik enerjisi frekansı sabit olan elektrik enerjisidir. Tüketiciler sürekli, kararlı, kaliteli, ucuz ve güvenilir bir enerji isterler. Bu nedenle güç sistemlerinde aktif güç dengesinin sağlanması gerekmektedir. Tüketiciler tarafından talep edilen enerji ile üretilen enerji arasında bir denge olmalıdır. Üretilen enerji talep edilenden fazla olursa frekans artar, üretilen enerji daha az olursa frekans azalır. Güçte meydana gelen ani bir değişimde, aktif güç dengesi sağlanabilirse, frekans kontrolü de sağlanmış olur. Gerek her ülkenin kendi enterkonnekte güç sistemi içerisinde, gerekse ülkeler arası enterkonnekte sistemlerde, frekansın kontrol edilebilmesi ve sabit kalması önemli bir konudur. Bu nedenle, güç sistemlerinde yükfrekans kontrolü önemli bir yer tutmaktadır. Yük-frekans kontrolü, üretilen ve tüketilen aktif güç arasındaki dengeyi sağlayabilmek için, güç akışını sağlayarak frekansı istenen değerler arasında tutma işlemidir. Üretilen ve talep edilen aktif güç arasında bir farklılık olması durumunda oluşan frekans sapması, regülatörlerin türbin ayar kanatlarının açısını değiştirmesiyle dengelenebilir. Literatürde yük-frekans kontrolü için pek çok teknik kullanılmıştır. Bunlardan bazıları, PID, PI, bulanık mantık, yapay sinir ağları ve genetik algoritma kullanılarak oluşturulan denetleyicilerdir [7,8]. Bu çalışmada KHES lerde regülatör olarak PID denetleyici kullanımı araştırılmış ve PID denetleyicilerin genel yapısı 2
Küçük Hidroelektrik Santrallerde Yük-Frekans Kontrolü ve özellikleri incelenmiştir. Ayrıca bir KHES in modellenmesi için gerekli olan eşitlikler açıklamalı bir şekilde verilmiş ve oluşturulan modeller ile elde edilen benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır. 2. PID Denetleyici PID denetleyici (oransal-integral-türevsel), yapısının basitliği nedeniyle çok fazla kullanılan bir denetleyici tipidir. KHES lerin regülatör sistemleri için tasarlanan denetleyici tipleri içerisinde en çok kullanılanıdır. PID denetleyicilerin tasarımı kolaydır, kalıcı durum hataları düşüktür, ekonomik ve verimlidirler. Fakat tüm çalışma şartlarında maksimum kontrol performansı sağlayamazlar. PID denetleyicili bir sistemin blok diyagramı Şekil de verilmiştir. Burada e(t) hata sinyali, u(t) denetleyici çıkışı (kontrol değişkeni), Kp, Ki ve Kd sırasıyla oransal, integral ve türevsel kazançlardır. Şekil den de görüldüğü gibi, PID denetleyici oransal, integral ve türevsel denetleyicilerin toplamından oluşmaktadır. Burada dir. Yani şeklinde yazılabilir. () (2) Sistemin düzgün ve istenilen şekilde çalışabilmesi için PID parametrelerinin iyi seçilmesi gerekmektedir. Parametre ayarlanması için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemler içerisinde Ziegler-Nichols yöntemi oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu yöntemde, parametre ayarı elle yapılmaktadır. Şekil, aynı zamanda geri beslemeli bir kontrol sisteminin blok diyagramını göstermektedir. Burada dir. hata sinyalidir ve referans değer ile sistem çıkışı arasındaki farkı vermektedir. Oransal kontrol sistemlerinde, çıkış sistemi talep edilen oranda ayarlanır. Yükselme zamanı azaltılabilir, fakat kalıcı durum hatası yok edilemez. Türevsel parametre kullanılarak oransalda oluşan aşırı yükselmeler ve alçalmalar azaltılmış olur. Kaymada, referans değer ile ölçülen değer arasındaki farkta (ofset farkı) bir miktar azalma olur, ama tamamen ortadan kalkmaz. Türevsel parametrenin kararlılığı arttırmada etkisi vardır, ayrıca geçici durumu düzeltir. Sisteme integral kazancı eklenerek, kayma ve kalıcı durum hatası sıfır yapılabilir. Fakat bu durum geçici rejimde daha kötü sonuçlara sebep olabilir. PI kullanılan bir kontrol sisteminde, işlem oturduktan sonra kayma olmaz. Oransal (P), Oransal Türevsel (PD) ve Oransal İntegral (PI) kontrolün yeterli gelmediği durumlarda, Oransal İntegral Türevsel (PID) kontrol kullanılabilir. İntegral süresinin çok kısa tutulması osilasyona neden olabilir. Türev parametresi de eklenerek osilasyon önlenebilir ve istenen değere daha kısa sürede ulaşılabilir. PID parametrelerinin doğru ayarlanması ile, en kısa sürede ve en düşük miktarda yükselme ve alçalmalarla (salınımlarla) iyi bir kontrol sağlanabilir [9]. Şekil. PID denetleyicili bir sistemin blok diyagramı 2
Ebru Özbay, Muhsin Tunay Gençoğlu 3. HES lerin Modellenmesi HES lerin modellenmesi ve denetleyici tasarımı üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Hidroelektrik türbin modelleri genel olarak doğrusal modeller ve doğrusal olmayan (doğrusallaştırılmış) modeller şeklinde sınıflandırılırlar. Bu sınıflandırma, modelin içerdiği denklemlerin karmaşıklığına bağlıdır. Modeller kendi içerisinde, cebri borudaki elastik su yükü modeli ve elastik olmayan su yükü modeli şeklinde de sınıflandırılabilirler. laştırılmış modeller, kontrol sistem kararlılığı veya küçük sinyal kararlılığı çalışmalarında kullanılırlar. Birçok araştırmacı HES in farklı modellerini ve güç üretimi kontrolü için gerekli teknikleri, doğrusal ve doğrusal olmayan modellerde, elastik olan ve olmayan su yükü etkileri için incelemişlerdir. 3.. türbin modeli Hidroelektrik santralleri oluşturan kısımların modellenmesi oldukça zordur. Bu yüzden model oluşturulurken bazı ihmaller yapılabilir. modellemede, hidrolik direnç (hidrolik kayıplar) ihmal edilir, cebri borunun elastik yapıda olmadığı ve suyun sıkıştırılamaz olduğu kabul edilir. Suyun hızı (U); türbin dağıtıcı açıklığı (G) ve net hidrolik yüksekliğin (H) karekökü ile doğru orantılıdır (Eşitlik 3). Türbin mekanik gücü (P m ) ise, hidrolik yükseklik ve su hızının çarpımı ile doğru orantılıdır (Eşitlik 8). Hidrolik yükseklik net yüksekliktir, yani brüt yükseklikten kayıpların çıkarılmasıyla elde edilen yüksekliktir. (3) Burada K u hız sabitidir. Çalışma noktasından küçük bir sapma olduğu durumda, sürekli çalışma durumundaki değerler yazılarak hız değişimi, aşağıdaki gibi yazılabilir. (4) (5) (6) Baz değer olarak, anma değerleri seçilirse, eşitlik (6) p.u. sistemde aşağıdaki gibi yazılabilir. Türbin çıkış gücü, (7) (8) yazılabilir. Burada K pm mekanik güç sabitidir. Çalışma noktasından küçük bir sapma olduğu durumda, mekanik güç değişimi aşağıdaki gibi yazılabilir. (9) Sürekli çalışma değerleri denklemlerde yerine yerleştirilirse, () () (2) Eşitlik () ve (2), eşitlik (9) a yerleştirilirse, (3) Baz değer olarak, anma değerleri seçilirse, eşitlik (3) p.u. sistemde aşağıdaki gibi olur. (4) (4) eşitliği kullanılarak, (5) ve (6) elde edilir. (5) (6) Newton un ikinci hareket yasasına (ivme yasası) göre, rezervuardaki suyun cebri borunun giriş noktasındaki hızının sıfır olduğu kabul edilerek, türbin girişinde suyun kazandığı kinetik enerjinin, potansiyel enerji değişimine eşit olduğu bulunur. 22
Küçük Hidroelektrik Santrallerde Yük-Frekans Kontrolü Su kütlesi, türbin giriş basınç değişimi olmak üzere; (7) (8) yazılabilir. Burada, ρ : Su yoğunluğu (kg/m 3 ), L: Cebri boru uzunluğu (m), a g : Yerçekimi ivmesi (m/sn 2 ), A: Cebri boru kesiti (m 2 ), Q: Debi (m 3 /s) dir. Eşitlik (8) deki türevsel ifadenin sol tarafı suyun hareket süresi (T w ) olarak isimlendirilir. Suyun hareket süresi, hidrolik yükseklik H iken, cebri borudaki suyun U hızına ulaşmasına kadar geçen süredir. Bu süre, yüke bağlı olarak değişmektedir. Suyun hareket süresi, uygulamada, tam yükteki anma değerlerine göre belirlenir. Suyun hareket süresi, -4 sn arasında değişmektedir. T w, düşük yükseklikler için sn, orta yükseklikler için 2.2 sn ve büyük yükseklikler için 4 sn dir [2]. (9) (2) Su hızı değişiminin dağıtıcı pozisyonuna (G) göre değişimi incelenirse; (2) (22) elde edilir. Bu eşitlik hidrolik türbinin klasik transfer fonksiyonudur. 3. 2. olmayan türbin modeli Bu modelde, cebri boru modellenirken, elastik yapıda olmadığı ve suyun sıkıştırılamaz bir akışkan gibi davrandığı düşünülmüştür. A (m 2 ) kesit alanlı ve L (m) uzunluğundaki boru göz önüne alınırsa, cebri boru yükseklik kaybı, cebri boru duvarındaki su sürtünmesi ile debinin karesinin çarpımıdır. (23) Cebri borudaki debi değişim oranı şöyle tarif edilir: Bu denklem birim değer olarak; (24) (25) şeklinde elde edilir. Net debi ile yüksüz durumdaki debinin farkı efektif debiyi verir. Efektif debinin yükseklikle çarpımı ise mekanik güce eşittir. Mekanik güç doğal olarak % değildir. Dağıtıcı açıklığının bir fonksiyonu olan türbin sönümleme etkisi de ilave edilirse, birim değer türbin gücü; (26) olarak bulunur. Türbin gücü (MW) baz güç olarak alınır. Dağıtıcılar tam açık (dağıtıcı pozisyonu = ) kabul edilerek, Q baz türbin debisi seçilmiştir. H baz su yüzeyinin statik yüksekliğini (H ) gösterir. D n türbin verimi üzerinde hız değişiminin (Δn) etkisini gösteren bir katsayıdır ve değeri.5 ile 2 arasında değişir. Türbindeki birim değer debi miktarı; (27) ile bulunur. Türbin kazancı, türbin kapağı açıklık oranının kazanca yaptığı etki olarak; şeklinde gösterilir. Burada; : Tam yükteki dağıtıcı pozisyonunu, : Yüksüz durumdaki dağıtıcı pozisyonunu ifade eder. (28) 23
Ebru Özbay, Muhsin Tunay Gençoğlu Şekil 2. KHES modeli Cebri borudaki sürtünme kayıplarının ihmali ile elastik olmayan su yükü için doğrusallaştırılmış transfer fonksiyonu; şeklinde elde edilir [2-26]. 3. 3. Generatör Modeli (29) Generatör için temel hareket denklemi kullanılarak, generatör modeli oluşturulmuştur. (3) Burada, T mek : Mekanik tork, T elk : Elektriksel tork, J: Eylemsizlik momenti, w: Türbin açısal hızı (rad/s) 4. KHES Modeli Bu çalışmada Bölüm 3 deki eşitlikler dikkate alınarak, izole çalışan, ideal, doğrusal ve elastik olmayan su yükünü dikkate alan, doğrusal olmayan (çalışma noktasında doğrusallaştırılmış) türbinli KHES modeli oluşturulmuştur. Matlab- Simulink ile oluşturulan KHES modeli Şekil 2 de gösterilmiştir. Bir KHES i oluşturan ana bölümler regülatör, türbin ve generatördür. Bu çalışmada bu üç bölüm modellenmiştir. Modelleme yaparken, KHES ile büyük HES arasında çok büyük farklılıkların olmadığı görülmektedir. Bu çalışmada kullanılan tüm benzetimler, Matlab-Simulink yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Yük frekans kontrolünde, yük değerinin yani talep edilen güç miktarının, üretilen güç değerine eşit olması gerekmektedir. PID regülatörün, oransal kazancı K p, integral kazancı K i ve türevsel kazancı K d dir. Bu çalışmada türevsel etkiye gerek olmadığı için K d, sıfır alınmıştır. Oluşturulan modellerde, verilen yük değerine göre PI denetleyicinin kazanç değerleri ayarlanarak, dağıtıcı açıklığı belirlenmektedir. Türbin çıkış gücünün, yani generatör giriş gücünün en kısa sürede verilen yük değerine eşit olması sağlanmaya çalışılmaktadır. Modelde PI denetleyici tarafından ayarlanan servomotor, regülatör olarak kullanılmaktadır. Model oluşturulduktan sonra, farklı yük değerleri için (.5,.25,.5,.75 ve.95 p.u.), doğrusal ve doğrusal olmayan modelde optimum K p ve K i değerleri simülasyonlarda deneme yanılma yoluyla bulunarak, güç-zaman ve frekans- zaman grafikleri elde edilmiştir (Şekil 3-2). Modelde kullanılan K p ve K i değerleri Tablo de görülmektedir. Tablo. Farklı yük değerleri için K p ve K i değerleri Yük K p Model K i.5 (p.u.).85..25 (p.u.).9.25.5 (p.u.).85.25.75 (p.u.).75.5.95 (p.u.).85.7 Yük Olmayan Model K p K i.5 (p.u.).2..25 (p.u.)..25.5 (p.u.).25.75 (p.u.).6.66.95 (p.u.).9 24
Küçük Hidroelektrik Santrallerde Yük-Frekans Kontrolü Güç (pu).5 Frekans (pu).5 Şekil 3..5 p.u yük değeri için güç-zaman değişimi Şekil 6..25 p.u yük değeri için frekans-zaman değişimi Frekans (pu).5 Güç (pu).5 Şekil 4..5 p.u yük değeri için frekans-zaman değişimi Şekil 7..5 p.u yük değeri için güç-zaman değişimi Güç (pu).5 Frekans (pu).5 Şekil 5..25 p.u yük değeri için güç-zaman değişimi Şekil 8..5 p.u yük değeri için frekans-zaman değişimi 25
Ebru Özbay, Muhsin Tunay Gençoğlu Güç (pu).5 Frekans (pu).5 Şekil 9..75 p.u yük değeri için güç-zaman değişimi Frekans (pu) Güç (pu).5 Şekil..75 p.u yük değeri için frekans-zaman değişimi.5 Şekil..95 p.u yük değeri için güç-zaman değişimi Şekil 2..95 p.u yük değeri için frekans-zaman değişimi Elde edilen frekans ve güç değişimlerinden görüldüğü gibi, tüm yüklenme durumlarında, hem frekansın hem de gücün verilen referansa ulaşma süreleri kabul edilebilir düzeydedir. Ayrıca doğrusal model sonuçları ile doğrusal olmayan model sonuçları arasında çok büyük farkların olmadığı görülmektedir. Bir HES de su cebri boru içerisinde belirli bir hızla akarken, meydana gelen bir yük değişimiyle (yük atma) kapakçıkların kapanması durumunda, suyun hızına bağlı olarak bir basınç yükselmesi oluşmaktadır. Büyük bir basınçla kapakçıklara çarpan su, geri dönerek cebri boru içerisinde basınç değişimlerine sebep olmaktadır. Bu basınç değişimleri etkisine su koçu denir. Cebri boru et kalınlığının bu basınç darbelerine dayanması gerekmektedir. türbinli KHES modelinin benzetim sonuçları incelendiğinde, frekansın başlangıçta negatife gittiği, daha sonra arttığı, gücün ise negatiften başlayarak arttığı ve sürekli durumda sabit kaldığı görülmektedir. olmayan türbin modelinde ise bu durumun oluşmadığı görülmektedir. Suyun eylemsizliğinin türbin üzerindeki ve su koçunun cebri boru üzerindeki etkisi, bu durumun oluşmasındaki en önemli etkenlerdir. Suyun eylemsizliği ve su koçu etkileri doğrusal türbinli modelde yapılan bazı ihmallerden dolayı daha çok etkisini göstermektedir. Ayrıca T w değeri arttıkça bu etki daha da artmaktadır. 26
Küçük Hidroelektrik Santrallerde Yük-Frekans Kontrolü 5. Sonuç Ülkemizin içerisinde bulunduğu enerji krizinin aşılabilmesi ve dışa bağımlılığımızın azaltılabilmesi için, tüm Dünyanın yaptığı gibi, KHES lerin sayısını arttırarak boşa akan sularımıza sahip çıkmamız gerekmektedir. Bu çalışmada, doğrusal türbin kullanan KHES modeli ve elastik olmayan su yükü için doğrusal olmayan türbin kullanan KHES modeli oluşturulmuştur. Her iki modelde de, yükteki herhangi bir artış veya azalış durumunda, belirli 6. Kaynaklar. Lako, P., Eder, H., de Noord, M., Reisinger, H., (23). Hydropower development with a focus on asia and western europe. Overview in the framework of VLEEM 2. Project, Project Number:7.7372. ECN Policy Studies and Verbundplan, Austria. 2. Kömürcü, M.İ., Akpinar, A. (2). Hydopower energy versus other energy sources in Turkey. Energy Sources Part B Economics. Planning, and Policy, 5, 85 98. 3. Uzlu, E., Filiz, M.H., Kömürcü, M.İ, Akpınar, A., Yavuz, O. (28). Doğu karadeniz havzası ndaki küçük hidroelektrik santrallerin durumu. VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, UTES 28, İstanbul, 459-466. 4. Balat, H., (27). A renewable perspective for sustainable energy development in Turkey: the case of small hydropower plants. Renewable & Sustainable Energy Reviews,, 252-265.7. 5. European Small Hydropower Association (ESHA), (24). Small hydropower situation in the new EU member states candidate countries, thematic network on small hydropower (TNSHP) project. Renewable Energy House. Rue du Trone 26, Brussel, Belgium (http://www.esha.be) 6. Punys, P., Pelikan, B., (27). Review of small hydropower in the new member states and candidate countries in the context of the enlarged european union. Renewable & Sustainable Energy Reviews,, 32-36. 7. Schwartz, F., Pegallapati, R., Shahidehpour, M. (25). Small hydro as green power. Power Engineering Society General Meeting IEEE, 2, 25-257. 8. Hanmandlu, M., Goyal, H. (28). Proposing a new advanced control technique for micro hydro power plants. Electrical Power and Energy Systems, 3, 272 282. 9. Kaldellis, J. K., Vlachou, D. S., Korbakıs, G. (25). Techno-economic evaluation of small bir süre sonunda, şebeke frekansının referans değerine ulaşıp sabit kaldığı ve generatör giriş gücünün (türbin çıkış gücü) verilen yük değerine ulaştığı ve bu değerde sabit kaldığı görülmektedir. İki türbin modeli karşılaştırıldığında, doğrusal olmayan türbin modelinin, benzetim sonuçları açısından doğrusal türbin modeline göre daha iyi bir performans gösterdiği gözlenmiştir. hydro power plants in greece: a complete sensitivity analysis, Energy Policy, 33:969-985.. Güney, İ., Terzi, Ü. K. (997). Ülkemizin enerji kaynaklarının değerlendirilmesi. Türkiye 7. Enerji Kongresi, Cilt, ODTÜ, Ankara, 35-363.. Sarasu, J. I., Fraile-Ardanuy J., Perez, J. I., Wilhelmi, J. R., Sanchez, J. A., Member IEEE, (27). Control of a run of river small hydro power plant, Powereng 27, Setubal, 672-677. 2. Voros, N.G., Kıranoudıs, C.T., Maroulıs, Z.B. (2). Short-cut design of small hydroelectric plants. Renewable Energy, 9, 545-563. 3. Aslan, Y., Yaşar, C., Karabörk, M.Ç. (24). Bir mikro-hidro örneği: kayaboğazı barajı, Eleco 24, Bursa, 2-25. 4. Paish, O. (22). Small hydro power: technology and current status. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 6, 537-556. 5. Frey, G. W. (22). Hydropower as a renewable and sustainable energy resource meeting global energy challenges in a reasonable way. Energy Policy, 3, 26-265. 6. Onat, N. (25). Mini hidroelektrik santraller için güneş pilleri ile uyartılan senkron generatör tasarımı, Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 7. Yalçın, E., Çam, E., Vardar, T., Lüy, M. (2). PID kontrolör ile iki bölgeli güç sistemlerinde yük frekans kontrolünün incelenmesi. Int.J.Eng.Research & Development, 2,67-7. 8. Bircan, M., (26). Türkiye elektrik sisteminin UCTE bağlantısı kapsamında frekans kontrolü kalitesinin UCTE standartlarına çıkarılması, Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Türkiye. Enerji Kongresi, 265-273. 9. Coşkun, İ., Terzioğlu, H. (27). Hız performans eğrisi kullanılarak kazanç (PID) parametrelerinin belirlenmesi, Selçuk Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Teknik-Online Dergi,3, Cilt 6, 8-25. 2. Doolla, S., Bhatti, T. S. (26). Automatic generation control of an ısolated small-hydro 27
Ebru Özbay, Muhsin Tunay Gençoğlu power plant. Electric Power Systems Research, 76, 889 896. 2. Kundur, P. (994). Power System Stability and Control, New York: Mc Graw-Hill. 22. IEEE Working Group, (992). Hydraulic turbine and turbine control models for system dynamic studies, IEEE Trans Power Syst, 7, 67 79. 23. Kishora, N., Sainia, R. P., Singhb, S. P. (27). A review on hydropower plant models and control., Renewable and Sustainable Energy Reviews,, 776-796. 24. Kılıçkap, E. (27). Hidrolik santralin dinamik simülasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 25. Hannet, L., Fardanesh, B., Feltes, J. (994). Field tests to validate hydro turbine-governor model structure and parameters. IEEE Trans Power Syst, 9, 744 5. 26. De Jaeger, E., Janssens, N., Malfliet, B., De Meulebroeke, FV. (994). Hydro turbine model for system dynamic studies. IEEE Trans on Power Systems, 9, 79 5. 28