Akıllı şebekelerde AC/DC hibrit enerji sistemlerinin güç akış analizi
Power flow analysis of AC/DC hybrid energy systems in smart grids
Yazar: AHMET NUR
Danışman: PROF. DR. ASİM KAYGUSUZ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Güç akışı = Power flow ; İterasyon = Iteration

Özet:
Elektrik enerjisinin üretim aşamasından başlayarak iletim, dağıtım ve tüketim aşamasına kadar tüm aşamalarında verimli, güvenli, çevre dostu bir enerji yönetimi oluşturulması akıllı şebeke kavramını ortaya çıkarmıştır. AC/DC hibrit enerji sistemleri iki veya daha fazla enerji üretim yöntemini kullanan sistemlerdir. Güç akış analizi ise elektrik enerji sistemlerinin analiz ve tasarımının temelini oluşturur. Güç akış analizinde amaç, bütün tüketim tesislerine yeterli miktarda, güvenilir, kaliteli, ekonomik ve kesintisiz enerji sağlamaktır. 
Bu çalışmada, değişken yenilenebilir dağıtık kaynaklar ve değişken yükler kullanılarak 13 baralı bir AC sisteminde 24 saatlik güç akış analizi yapılmıştır. Analizler soucunda baraların gerilim, aktif, reaktif ve kompleks güç grafikleri elde edilmiştir. Çalışmanın devamında, literatürde bulunan, gerilim kaynaklı dönüştürücüler (VSC) içeren hibrit 13 baralı AC/DC test sistemi Matlab platformunda hazırlanmış ve bu sistemin güç akışı analizi yapılmıştır. Elde edilen sonuçları literatürde olan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Böylece önerilen hibrit 13 baralı AC/DC test sistemi güç akış algoritmasının doğruluğu kanıtlanmıştır. Daha sonra 13 baralı AC/DC test sistemi ve 13 baralı AC sistemi hat kayıplar yönünden karşılaştırılmıştır. Son olarak, IEEE 33 bara RDS (Radyal Dağıtım Sistemi) test sistemi kullanılarak yeni bir hibrit AC/DC sistemi hazırlanmıştır. Önerilen bu yeni sistem için Newton-Raphson ve Gauss-Seidel iterasyon metodları kullanılarak sistemin güç akışı analizi yapılmıştır. Analizler neticesinde elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak değerlendirmeler yapılmıştır.

Abstract:
Creating an efficient, safe, environmentally friendly energy management at all stages of electrical energy, starting from the generation stage to the transmission, distribution and consumption stages, has revealed the concept of smart grid. AC/DC hybrid energy is that type of systems that use two or more energy generation methods. Power flow analysis constitutes the basis of the analysis and design of electrical energy systems. The power flow analysis aims to provide sufficient, reliable, high-quality, cost-effective and uninterrupted power to all consumption facilities. 
In the present study, a 24-hour power flow analysis was performed in a 13 bus AC system by using variable renewable distributed sources and variable loads. As a result of the analysis, voltage, active, reactive and complex power graphs of the buses were obtained. Later, the hybrid 13 bus AC/DC test system with voltage source converters (VSC) in the literature was designed on the Matlab platform and the power flow analysis of this system was made. The results in this present study were compared with other results in the literature. Thus, the accuracy of the proposed hybrid 13 bus AC/DC test system power flow algorithm has been proved. Then, 13 bus AC/DC test system and 13 bus AC system were compared in terms of line losses. Finally, a new hybrid AC/DC system was designed using the IEEE 33 bus RDS (Radial Distribution Systems) test system. For this proposed new system, power flow analysis was performed using Newton-Raphson and Gauss-Seidel iteration methods. The results were compared and interpreted.