Dengeli olmayan üç fazlı dağıtım şebekelerinde harmonik kısıtların fotovoltaik dağıtık güç sistemlerinin optimal katılım oranına etkileri
Impacts of harmonic limits on optimal pv penetration levels in unbalanced distribution networks
Yazar: İBRAHİM ÇAĞRI BARUTÇU
Danışman: DOÇ. DR. MUTLU BOZTEPE ; DOÇ. DR. ENGİN KARATEPE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dağıtım şebekelerinde fotovoltaik (FV) sistemlerin katılım oranlarının artmasıyla birlikte FV eviricilerin etkilerinden dolayı harmonik bozulmalar da artmaktadır. Bu nedenle, güç kalitesi açısından optimal FV katılım oranının belirlenmesi önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, yük profilinin belirsizliği ve güneş ışınımındaki değişimlerden dolayı FV sistem çıkış gücünün değişkenliği göz önünde bulundurulmuştur. Bu kapsamda, dengesiz üç fazlı dağıtım sistemlerinde optimal FV katılım oranlarını belirlemeye dayalı optimizasyon problemi, Interior Point (IP) yönteminin sırasıyla Monte Carlo Simulasyonu (MCS) ve k – ortalamalar kümeleme yöntemi ile birlikte gerçekleştirilmesi sonucu çözülmüştür. FV sistem şebeke akımının harmonik bileşenlerinin güneş ışınımına bağlılığı önerilen yöntemlerde göz önünde bulundurulmuştur. Döngü referans yapısına dayalı güç akışı analizi yöntemi FV sistemlerin ve doğrusal olmayan yüklerin bağlı bulunduğu dağıtım şebekelerinde harmonik parametrelerini belirlemek için kullanılmıştır. Bu güç akışı analizi tekniğinden elde edilen gerilimdeki toplam harmonik bozulma, gerilimdeki tekil harmonik bozulma ve RMS gerilimi gibi güç kalitesi parametreleri göz önünde bulundurularak, önerilen optimizasyon yöntemlerinde optimal FV katılım oranları belirlenmiştir. Dağıtım şebekelerinde harmonik kısıtlar dikkate alınırken FV sistemlerin optimal katılım oranlarının maksimize edilmesi açısından önerilen yöntemlerin etkinliği elde edilen sonuçlardan görülmüştür.

Abstract:
Harmonic distortions increase because of the influences of PV inverters by the increasing penetration levels of PV systems in the distribution networks. Thus, it is important problem to obtain the optimal PV penetration level for maintaining the power quality. In this thesis, the uncertainty of load profile and the intermittent characteristic of PV system output power due to changes in solar irradiance are considered. In this context, the proposed optimization problem based on determining the optimal PV penetration levels in unbalanced three phase distribution systems is solved by performing the IP method together with MCS and k – means clustering, respectively. The dependence of the harmonic components of PV system grid current on the solar irradiance is taken into account in the proposed methodologies. The loop frame of reference based power flow analysis method is utilized to determine the harmonic power quality parameters in distribution networks where the PV systems and nonlinear loads are connected. The optimal PV penetration levels are determined by considering the harmonic power quality parameters such as total harmonic voltage distortion, individual harmonic voltage distortion and RMS voltage in the proposed optimization procedure. The effectiveness of proposed methods is observed from the obtained results in terms of maximizing the optimal PV system penetration levels while taking into account harmonic limits in distribution networks.