Elektrokimyasal enerji depolama sistemlerinin akıllı şebekeler üzerinde kullanımının incelenmesi
Investigation of the usage of electrochemical energy storage systems on smart grids
Yazar: CEM HAKAN YILMAZ
Danışman: PROF. DR. ŞULE ÖZDEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Dosyalama sistemleri = Filing systems ; Enerji depolama = Energy storage ; Lityum iyon pil = Lithium ion battery

Özet:
Günümüzde giderek artan enerji talebi, gelişen teknoloji ve sürdürülebilirlik kapsamında; geleneksel şebeke sistemlerinin akıllı şebeke sistemlerine dönüşümü zorunlu hale gelmektedir. Öncelikle güneş ve rüzgar kaynaklı elektrik enerjisi üretimi olmak üzere enerji kaynaklarının düzensiz dağılımı aşılması gereken birçok soruna ve kapasite kaybına neden olmaktadır. Yeni nesil enerji depolama sistemleri bu sorunlara çözümler sunmakta ayrıca hem üretici hem tüketici tarafında bulunan çeşitli gereksinimlerin karşılanmasını sağlamaktadır.
Bu tez çalışmasında öncelikle akıllı şebeke ve enerji depolama sistemlerinin literatür taramasına tüm yönleriyle yer verilmektedir. Çalışmanın sistem tasarımı bölümünde; güneş enerjisi sistemini, değişken yük profilini, enerji depolama sistemlerini ve enerji yönetimini içeren akıllı şebeke sisteminin Matlab/Simulink programında modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bu tezde akıllı şebeke sisteminin tüm bileşenlerinin güç verileri analiz edilmiştir. Modelde yer verilen iki farklı enerji depolama sisteminden ilkinin güç sistemlerini dengeleme ve yük traşlama, ikinci enerji depolama sisteminin ise puant zaman diliminde sisteme dahil olan yük öteleme ve arbitraj amacıyla kullanımı analiz edilmiştir. Tüketim profillerinin benzetiminde, Enerji Piyasaları Anonim Şirketi platformu üzerinden edinilen veriler referans alınmıştır. Güneş enerjisi sistemi benzetiminde ise Türkiye güneş enerjisi potansiyel atlası ışınım verileri referans alınmıştır. Bu tez çalışmasında özellikle şebeke bağlantılı ve endüstriyel uygulamalarda tekno-ekonomik olarak tercih edilen LFP kimyasına sahip lityum iyon bataryaların, farklı C ve ortam sıcaklıklarında kapasite düşümü ve yaşlanma verileri modellenmiştir.

Abstract:
Today, within the scope of increasing energy demand, developing technology and sustainability; Conversion of traditional grid systems to smart grid systems becomes mandatory. The uneven distribution of energy resources, primarily solar and wind-based electricity generation, causes many problems and capacity losses that need to be overcome. New generation energy storage systems provide solutions to these problems and also meet various requirements of both the producer and the consumer.
In this thesis, first of all, all aspects of the literature review of smart grid and energy storage systems are included. In the system design part of the study; The modeling of the smart grid system, which includes the solar energy system, variable load profile, energy storage systems and energy management, was carried out in the Matlab/Simulink program.In addition, in this thesis, power data of all components of the smart grid system are analyzed. The use of the first of the two different energy storage systems included in the model for balancing power systems and load shaving, and the use of the second energy storage system for load shifting and arbitrage, which is included in the system in the peak time period, has been analyzed. In the simulation of the consumption profiles, the data obtained through the Energy Markets Anonim Şirketi platform was taken as reference. In the solar energy system simulation, Turkey solar energy potential atlas radiation data is taken as reference. In this thesis, the capacity drop and aging data of lithium-ion batteries with LFP chemistry, which is techno-economically preferred especially in grid connection and industrial applications, are modeled at different C and ambient temperatures.