Fotovoltaik santraller ve batarya enerji depolama sistemleri için güç sistemi kararlılık analizleri
Power system stability analysis for photovoltaic plants and battery energy storage systems
Yazar: BORA ÇAVDAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH MEHMET NUROĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik güç sistemleri = Electric power systems

Özet:
Son yıllarda teknolojide yaşanan gelişmeler, ekonomik maliyetlerin düşmesi ve karbondioksit salınımındaki artış güç sistemlerinde yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretimini ön plana çıkarmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında ise fotovoltaik (PV) birimlerden oluşan üretim tipi kendini göstermektedir. Fotovoltaik birimlerin santraller halinde güç sistemine bağlantısının gerçekleştirilmesi (penetrasyon seviyelerinin artması) geleneksel üretim yapısında bazı farklılıklara (kesikli üretim, döner yapının olmaması vb.) ve olumsuzluklara (toplam atalet momentinin düşmesi, birincil frekans desteğinin azalması vb.) sebep olmaktadır. Ortaya çıkan bu durumların giderilmesi için güç sistemlerinde enerji depolama birimlerinin kullanımı da artmaktadır. 
Bu çalışmada güç sistemlerinde yaşanan dinamik olaylarda PV santrallerin ve batarya enerji depolama sistemlerinin (BESS) tepkileri ve sistemde oluşturdukları etkileri güç sistemleri kararlılığı açısından analiz edilmiştir. Analizler DigSilent Powerfactory benzetim programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Detaylı olarak ele bu alınan çalışmada birçok açıdan analizin yapılabilmesi için farklı büyüklükte güç sistemlerinden faydalanılmıştır. PV santraller ve BESS birimlerinin özellikleri, kontrol seçenekleri, penetrasyon seviyeleri/boyutları, sayıları ve konumları çalışmada göz önüne alınmıştır. Sistemlerde geçici olay tipleri ve konumları ele alınan diğer durumlardır. Ayrıca yük tiplerinin özellikleri ve incelenen yapılarla etkileşimi de çalışmada yer almaktadır. Yapılan çalışmada geçici hal ve frekans kararlılığı analizi üzerinde durulmuş ayrıca gerilim kararlılığı da analiz edilmiştir.

Abstract:
Technological advances in recent years with the help of decreasing economic costs and increase in carbon dioxide emissions lead to power generation from renewable energy sources in power systems. Among the renewable energy sources, photovoltaic (PV) units are the most preferred for energy production type. The connection of photovoltaic units to the power system with high penetration causes some differences (intermittent generation, lack of rotor, etc.) and negativities (reduction of the total inertia and primary frequency support, etc.) to traditional generation. Therefore, the use of energy storage units in power systems is increasing in order to eliminate aforementioned effects.
In this study, the responses of PV plants and battery energy storage systems (BESS) in dynamic events to power systems and their effects on the system are analyzed for power system stability. The analyzes were performed using DigSilent Powerfactory simulation program. In the study, which is discussed in detail, power systems of different sizes are used to analyze from many aspects. The features, control options, penetration/sizes, numbers and locations of PV plants and BESS units are considered in the study. Transient event types and locations in systems are other cases considered. In addition, the characteristics of the load types and their interaction with the examined structures are also included in the study. In the study, transient and frequency stability analyzes were performed. The voltage stability was also analyzed.