Akıllı şebekelerde termostat kontrollü yükler için gelişmiş yerel talep yönetim sistemi tasarımı
Design of an intelligent local demand management system for thermostatically controlled loads in smart grids
Yazar: MUSTAFA ALPARSLAN ZEHİR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA BAĞRIYANIK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akıllı binalar = Intelligent buildings ; Akıllı ev = Intelligent house ; Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Buzdolabı = Refrigerator ; Enerji yönetim sistemleri = Energy management systems ; Talep yönetimi = Demand management

Özet:
Bu çalışmada, binalardaki termostat kontrollü yüklerin şebeke olaylarına göre nasıl yönetilebileceği incelenmiş ve yerel bir talep yönetim sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan yük yönetim sistemi ile buzdolaplarının bir yıllık çalışması, öncelikle çok zamanlı tarifeye göre kontrol durumunda incelenmiştir. Analizlerde, gerçek buzdolaplarından toplanmış verilerden yararlanılmıştır. Çok Zamanlı Tarife'de kontrolsüz ve kontrollü çalışma durumları, Tek Fiyatlı Tarife ile karşılaştırılmıştır. Soğutucu kontrolüne ek olarak defrost kontrolü de incelenmiştir. Sonuçlara göre, buzdolaplarının puant periyottaki tüketimlerinin %23.08 ile 41.73 oranında azaltılabileceği ve yıllık elektrik faturasında %12.54 ila 14.78'e varan tasarruflar elde edilebileceği tespit edilmiştir. Yenilenebilir kaynaklardan dağıtık üretime göre kontrol de çalışma bünyesinde incelenmiştir. Küçük güçlü bir fotovoltaik sistemden bir yıl boyunca toplanan veriler analizlerde kullanılmıştır. Sonuçlar hem şebeke açısından hem de tüketiciler açısından farklı perspektiflere göre değerlendirilerek yorumlanmıştır. Analiz sonuçlarına göre buzdolaplarının 55 ila 100 saatlik çalışmalarının güneş enerjisinden yeterli üretimin olduğu periyotlara kaydırılabileceği görülmüştür. Bu sırada yıllık tüketimlerde ciddi bir değişim olmamıştır. Mevcut tarifeler kullanıldığı takdirde, elektrik faturasında yıllık %1.43 ile 3.70'e varan tasarruflar elde edilebileceği görülmüştür. Günümüz tarifelerinde ekonomik faydaların kullanıcılar için yeterli olmadığı tespit edilmiştir. Esnek kontrol yapısı ile sadece buzdolaplarının değil; dondurucu, su ısıtıcısı, klima gibi birçok farklı termostat kontrollü yükün yönetiminin mümkün olduğu bir yönetim sistemi oluşturulmuştur.

Abstract:
This study seeks to explore how thermostatic loads can be controlled in response to grids?s requests. An event driven local demand management system is designed for thermostatically controlled loads. A methodology that summarizes general behavior of thermostatically controlled loads is developed for flexible and adaptive management. The performance of the proposed system with refrigerators are analyzed by simulations. In order to increase the accuracy of estimations, field data is gathered from two refrigerators with different characteristics. System?s performance in control according to Time of Use (ToU) tariff is analyzed. In addition to cooler control, defrost shifting is also applied. Working with and without control in Time of Use tariff is compared with working in Single Pricing tariff. The results revealed that power demand of refrigerators in peak times can be reduced by 23.08 to 41.73%, while decreasing annual energy bills by 12.54 to 14.78%. Another analysis is made for control according to Distributed Generation from renewables. Measurements are gathered from a local photovoltaic system are used in simulations. The analysis showed that 55 to 110 hours of active operation of refrigerators can be shifted to solar generation periods, while annual consumptions do not face with major changes. In these working conditions costs can be reduced by 1.43 to 3.70%. The economic benefits with today?s tariffs are found to be insufficient for customer participation. Development of new incentives are needed as a result of the study.