Dağıtık üretim tesislerinin şebekeye entegrasyonu
Integration of distributed energy resources with electrical grid systems
Yazar: HATİCE AYDIN
Danışman: PROF. DR. MUCİZ ÖZCAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
İklim değişikliğine karşı küresel ortalama yüzey sıcaklığındaki artışı 2 derece ile sınırlandırmayı, mümkünse 1,5 derecenin altında tutmayı ve bu doğrultuda, bu yüzyılın ortasına kadar sera gazı emisyonlarının sıfırlanmasını hedefleyen Paris İklim Anlaşması kapsamında 2053 yılına kadar net sıfır emisyon hedefinin benimsenmesiyle Türkiye'nin iklim politikasında yeni bir dönem başlamıştır. İklim değişikliğine en büyük etkiye neden olan enerji sektörü fosil yakıtlardan aşamalı olarak çıkması ve tüm kamu kaynaklarını güneş ve rüzgâr başta olmak üzere yenilenebilir enerji yatırımlarına, bunun için gerekli altyapı çalışmalarına ve tüm kesimleri kapsayacak bir şekilde adil bir dönüşüm planlarının yapılması öncelikli konular haline gelmiştir. 
Ülkemiz bu küresel dönüşüm de iklim dostu temiz tükenmez enerji kaynakları dağıtık üretim tesisleri ile ilgili mevzuatı 2014 yılında yürürlüğe koymuş olup günümüze kadar dağıtık üretim tesisleri hızlı bir ivme kazanarak enerji üretiminde önemli bir rol almaktadır ve bununla ilgili yatırımlar devam etmektedir. 
Mevcut elektrik dağıtım şebekeleri, enerji üretim kaynaklarının çeşitliliğine bağlı olarak entegrasyonu yapılacak şekilde dizayn edilmemiş olup dağıtım şebekelerinin dizaynında güç akışı tek yönlüdür. Dağıtık üretim tesislerinin devreye girmesi ile mevcut şebekelerimiz tamamen farklı bir yapıya doğru gitmektedir. 
Giderek artan dağıtık üretim sayısı ile birlikte dağıtım sisteminde gerçekleşecek üretim entegrasyonları mevcut şebeke üzerinde çok önemli etkilere neden olabileceği düşünüldüğünden bu çalışmada dağıtık üretim tesislerinin mevcut olan şebekeye etkilerinin incelenmesi yapılmıştır. Bu incelemeler sonucunda dağıtık üretim tesislerinin sisteme bağlantısı gerçekleştirilirken bağlantı yapılacak yerin ve şebekenin barındırma kapasitesinin en önemli faktörler olduğu görülmüştür. 
Üretim tüketim dengesi dikkate alınarak yapılan bağlantılarda dağıtık üretim tesisinin gerilimin nominal işletme sınırlarında çalışmasına pozitif etki yaptığı ve gerilim düşümünden kaynaklı ilave yatırımlar yapılmasına ihtiyaç kalmadığı, üretilen enerji yerinde tüketildiği için şebekenin toplam teknik kayıpları 0.48 MW iken DÜ sonrası 0.44 MW' a düşerek sistem kayıplarının azalmasında olumlu etki yaptığı görülmüştür. 
Ancak üretim tüketim dengesi ve hattın barındırma kapasitesi dikkate alınmadan yapılan bağlantılarda güç kalitesi parametrelerinde olumsuz etkiye neden olduğu görülmüştür. Özellikle gerilimin nominal işletme sınırı olan 31,5 kV' dan DÜ bağlantıları sonrası 31,9 kV' a yükselmesine neden olduğu ve nominal işletme geriliminin üzerinde çalıştığı, hem bara üç faz kısa devre akımına hem de bara üç faz kısa devre gücüne %14-21 katkıda bulunduğu, şebekenin kararlılığının bozulduğu ve bu olumsuzluklar sonucu sistemde kullanılan malzeme ve teçhizatın yıpranması, malzeme ömrünün azalacağı görülmüştür. Yapılan analizler sonucu kapasiteden kaynaklı bu olumsuz etkileri azaltma da enerji depolama tesisinin olumlu katkısı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
A new era has begun in Turkey's climate policy with the adoption of a net zero emission target by 2053 within the scope of the Paris Climate Agreement, which aims to limit the increase in global average surface temperature against climate change to 2 degrees Celsius and, if possible, to keep it below 1.5 degrees Celsius and, in this direction, to zero greenhouse gas emissions by the middle of this century. The energy sector, which causes the greatest impact on climate change, has become a priority issue to phase out fossil fuels and to invest all public resources in renewable energy investments, especially solar and wind, to carry out the necessary infrastructure works for this, and to make a fair transformation plans to cover all segments. 
In this global transformation, our country enacted the legislation on distributed generation facilities, which are climate-friendly clean inexhaustible energy sources, in 2014 and until today, distributed generation facilities have gained rapid momentum and play an important role in energy production and related investments continue.
Existing electricity distribution networks are not designed to integrate the diversity of energy generation sources and the power flow is unidirectional in the design of distribution networks. With the introduction of distributed generation facilities, our existing grids are moving towards a completely different structure. 
With the increasing number of distributed generations, the integration of generation in the distribution system may have significant impacts on the existing grid. Therefore, this thesis examines the effects of distributed generation facilities on the existing grid.  As a result of these analyzes, it is seen that the location of the connection and the hosting capacity of the grid are the most important factors when connecting distributed generation facilities to the system.  
In the connections made by taking into account the generation consumption balance, it is seen that the distributed generation facility has a positive effect on the operation of the voltage at nominal operating limits and there is no need for additional investments due to voltage drops, and since the energy produced is consumed in place, the total technical losses of the network decreased from 0.48 MW to 0.44 MW after DER and had a positive effect on the reduction of system losses.  
However, it was observed that the connections made without taking into account the generation consumption balance and the hosting capacity of the line caused a negative impact on power quality parameters. In particular, it was observed that the voltage increased from 31.5 kV, which is the nominal operating limit, to 31.9 kV after the DC connections and that it operated above the nominal operating voltage, contributed 14-21% to both busbar three-phase short circuit current and busbar three-phase short circuit power, the stability of the network deteriorated, and as a result of these negativities, the wear and tear of the materials and equipment used in the system and the material lifespan decreased. As a result of the analysis, it was concluded that the energy storage facility has a positive contribution in reducing these negative effects caused by capacity.