Avrupa iletim sistemine bağlı Türkiye elektrik iletim hatlarında elektrik ark ocağı kaynaklı beklenmeyen güç akışlarının enerji depolama sistemleri ile azaltılması
Mitigation of unscheduled power flows resulting from the electric arc furnace operations on Turkish transmission lines connected to European transmission system by using energy storage systems
Yazar: ERİNÇ ALTINTAŞ
Danışman: PROF. DR. MÜSLÜM CENGİZ TAPLAMACIOĞLU ; PROF. DR. IŞIK ÇADIRCI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Avrupa Elektrik İletim Sistemi Operatörleri Ağı (ENTSO-E) ile Türkiye arasındaki enterkonneksiyon hatlarında çoklu elektrik ark ocağı operasyonlarından kaynaklanan beklenmeyen güç akışlarını azaltmak amacıyla Batarya Enerji Depolama Sistemlerinin (BEDS) kullanım stratejileri değerlendirilmektedir. İlk olarak şebekedeki Elektrik Ark Ocaklarının (EAO) toplam aktif güç tüketimleri ve bağlantı hatlarındaki aktif güç değişimleri zaman senkronizasyonlu olarak güç kalitesi analizörleri kullanılarak bulunmuştur. EAO güç tüketiminin 15 saniyeden daha kısa bir süre içerisinde 200 MW'tan fazla değiştiği durumlarda, alan kontrol hatası endeksinin EAO gücünün değişimiyle Pearson korelasyon katsayısı 0,8 olacak şekilde yakından ilişkili olduğu tespit edilmiştir. İletim sistemi operatörünce işletilen Otomatik Üretim Kontrolcüsü (OÜK) tarafından kontrol edilen konvansiyonel generatörler, yük alma hızı kısıtları sebebiyle EAO yüklerininin değişim hızını yakalayamadığı için daha hızlı yük alma ve verme kapasitesine sahip BEDS sistemlerinin OÜK içerisinde kullanılması önerilmiştir. Şebekinin dinamik tepkilerini gözlemleyebilmek için ENTSO-E ve Türkiye şebekelerini temsil edecek şekilde IEEE 14 baralı ve IEEE 118 baralı modelleri ve bu modellere entegre çalışan OÜK modellerini içeren iki alanlı bir dinamik benzetim modeli kullanılmıştır. Dinamik benzetimler sırasında OÜK içerisinde üç farklı tipte BEDS kontrol mekanizması uygulanmış ve BEDS sistemlerinin güç ve enerji boyutlandırması gerçekleştirilmiştir. BEDS kullanımının toplam sekonder rezerv ihtiyacına ve Alan Kontrol Hatası (AKH) performansına olan etkisi analiz edilerek detaylı değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis, strategies for using Battery Energy Storage Systems (BESS) are evaluated in order to reduce unexpected power flows resulting from multiple Electric Arc Furnace (EAF) operations on the interconnection lines between European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E) and Türkiye. First, the total active power consumption of the EAFs in the network and the active power changes on the interconnection lines are found using time synchronised power quality analyzers. It has been found that in cases where EAF power consumption changes more than 200 MW in less than 15 seconds, the Area Control Error (ACE) index is closely related to the change of EAF power, with a Pearson correlation coefficient of 0.8. Since conventional generators controlled by the Automatic Generation Controller (AGC) operated by the transmission system operator cannot keep up with the change rate of EAF loads due to the generation rate constraints, BESS systems with faster load taking and shedding capacity have been recommended to be used in the AGC. In order to observe the dynamic responses of the network, a two-field dynamic simulation model is used to represent the ENTSO-E and Turkish networks, including IEEE 14-bus and IEEE 118-bus models and the AGC models integrated with these models. During dynamic simulations, three different types of BESS control mechanisms are implemented in the AGC and the power and energy dimensioning of the BESS systems are conducted. The effect of the BESS utilization on the total secondary reserve requirement and on ACE performance are analyzed and evaluated in detail.