Yenilenebilir enerji kaynakları içeren güç sistemleri için sezgisel algoritma tabanlı yük frekans denetleyici tasarımı
The design of load frequency controller based on heuristic algorithms for renewable energy sources integrated power systems
Yazar: ÖZAY CAN
Danışman: PROF. DR. ALİ ÖZTÜRK
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Gri kurt optimizasyon algoritması = Grey wolf optimizer algorithm ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources ; Yük frekans denetimi = Load frequency control

Özet:
Enterkonnekte güç sistemlerinde senkronizasyon koşullarının sağlanması için üretim ve tüketim arasındaki dengenin korunması gerekmektedir. Güç sisteminin dinamik yapısı nedeniyle söz konusu denge değişkenlik gösterdiği için sistem frekansı sürekli kontrol altında tutulmalıdır. Sistem frekansı ve bağlantı hattı güç değişimlerinde meydana gelen dalgalanmaları mümkün olan en kısa sürede sönümlemek ve istenen referans değerinde tutabilmek amacıyla yük frekans kontrolü (YFK) adı verilen bir kontrolör süreci gerekmektedir. Rüzgâr Enerjisi Sistemi (RES) ve Güneş Enerjisi Sistemi (GES) gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) kullanımının artması ve bu kaynakların değişken çıkış gücü nedeniyle güç sistemlerinde YFK konusu daha karmaşık hale gelmiştir. Bu tez çalışmasında, RES ve GES gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından oluşan iki alanlı termal güç sisteminde YFK için PI-(1+DD) isimli kaskad bir kontrolör tasarlanmıştır. Kontrolör parametrelerinin belirlenmesi amacıyla Bal Porsuğu Algoritması (BPA), Goril Birlikleri Optimizasyonu (GBO) ve Gri Kurt Optimizasyonu (GKO) gibi sezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Değişken yük talebi, RES/GES üretimi ve sistem parametre değişimi gibi farklı çalışma koşulları altında kontrolörün ve algoritmaların performansları test edilmiştir. Sonuçlar, literatürde bulunan yöntemlerin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan, tasarlanan PI-(1+DD) kontrolörün sistem frekansının ve bağlantı hattı güç değişimlerinin aşma değeri ve oturma süresi bakımından diğer yöntemlere göre önemli iyileştirmeler sağladığı görülmüştür. Bu tez çalışması ile YFK probleminin çözümü için BPA, GBO ve GKO algoritmaları alternatif çözüm yöntemleri olarak önerilmiştir.

Abstract:
It is necessary to maintain the balance between production and consumption in interconnected power systems in order to provide synchronization conditions. Since the balance in question changes due to the dynamic nature of the power system, the frequency of the system should be kept under constant control. A controller process called load frequency control (LFC) is required in order to damp the fluctuations that occur in system frequency and tie-line power changes as soon as possible and to keep them at the specified reference value. Due to the increase in the use of renewable energy sources (RES) such as Wind Energy System (WES) and Solar Energy System (SES) and the variable output power of these sources, the LFC process in power systems is becoming more complex. In this thesis, a cascade controller named PI-(1+DD) has been proposed for LFC in two-area thermal power system consisting of renewable energy sources such as WES and SES. Heuristic algorithms such as Honey Badger Algorithm (HBA), Gorilla Troops Optimization (GTO) and Grey Wolf Optimization (GWO) have been used to determine the controller parameters. The performances of the controller and algorithms have been tested under different operating conditions such as variable load demand, WES/SES generation and system parameter variation. The results were compared with the results of the other methods in the literature. From the results obtained, it has been seen that the designed PI-(1+DD) controller provides significant improvements compared to other methods in terms of overshoot value and settling time of system frequency and tie-line power changes. In this thesis, HBA, GTO and GWO algorithms have been proposed as alternative solution methods for the solution of the LFC problem.