Şebekeye bağlı güneş enerjisi santralinin yük frekans kontrolü
Load frequency control of grid connected solar power plant
Yazar: FEVZİ ÇAKMAK
Danışman: PROF. DR. ZAFER AYDOĞMUŞ ; DOÇ. DR. MEHMET RIDA TÜR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Maksimum güç noktası = Maximum power point ; Sanal makineler = Virtual machines ; Senkron jeneratör = Synchronous generator ; Yük frekans denetimi = Load frequency control

Özet:
En çok kullanılan alternatif enerji kaynaklarından biri olan fotovoltaik (PV) güç santrallerinin sisteme bağlanmasıyla birlikte çeşitli sorunlar ortaya çıkmaktadır. PV panellerin etkin verimi için sürekli olarak maksimum güç noktasında çalışması ve şebekede meydana gelen güç kalitesi sorunlarına cevap verme yetenekleri bu sorunların başında gelmektedir. Sistemde ani olarak yüklerin devreye girmesi veya çıkması durumunda şebeke frekansında bozulmalar meydana gelmektedir. Frekanstaki bozulmaları engellemek için şebekeye aktif güç enjekte edilmesi gerekmektedir. PV santrallerinin kendi ataletleri olmadığından ve maksimum güç izleme noktasında (MPPT) çalıştırıldıklarından yük frekans kontrolüne etkileri olmamaktadır. Uygulamada frekans kontrolü birincil kontrol, ikincil kontrol ve tersiyer talep kontrol olarak yapılmaktadır.
Çalışmanın temel amacı, güneş santralinin yük frekans kontrolünü sağlayacak şekilde farklı yöntemler
geliştirmektir. İlk önce PV modülün Matlab/Simulink'te benzetim çalışması yapılmıştır. Ardından güneş panellerinin sıcaklık ve radyasyon değerlerinin etkisi gösterilmiştir. Çalışmanın son adımında güneş santrallerin maksimum güçte çalışmasını sağlayan ve uygulamalarda en yaygın olarak kullanılan MPPT yöntemleri olan değiştir ve gözle, artan iletkenlik, fraksiyonel açık devre gerilimi ve bulanık mantık tabanlı MPPT yöntemlerinin benzetimi yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda geleneksel MPPT'den farklı olarak esnek maksimum güç noktası takibi yapan FPPT yöntemi benzetim çalışması geliştirilmiştir. Önerilen sistemin benzetim sonuçları kapsamında FPPT ile yedek bir güç rezervi oluşturulmuştur. Yük frekansında oluşacak düşüşte yükün ihtiyacı olan aktif gücü şebekeye aktararak frekans düzenlemesi yapılmıştır. Ayrıca çalışma kapsamında şebekeye bağlı PV santrallerinin yük frekansını kontrol edebilmek için sanal senkron generatör çalışması yapılmıştır. Böylece sanal senkron generatör ile PV santrale düşüm katsayısı eklenerek ani olarak devreye giren farklı yüklerden dolayı yük frekansındaki salınımları engellenmiştir.

Abstract:
Photovoltaic (PV) power plants, one of the most widely used alternative energy sources, are connected to the grid, and various issues arise. The ability of PV panels to operate continuously at the maximum power point for effective efficiency and their ability to respond to power quality problems occurring in the grid are among these issues. In the event of a sudden increase or decrease in the load on the system, the grid frequency is distorted. In order to prevent this, active power must be injected into the grid. Since PV plants lack inertia and are operated at the maximum power point tracking (MPPT), they have no effect on load frequency control. In practice, frequency control is performed as primary control, secondary control and tertiary demand control.
The primary objective of this study is to develop various methods for load frequency control of solar power plants. Initially, the PV module is simulated in Matlab/Simulink. Subsequently, the impact of temperature and radiation values on solar panels is demonstrated. Finally, simulation studies of perturb and observe, increased conductivity, fractional open circuit voltage and fuzzy logic-based MPPT methods, which are the most widely used MPPT methods in applications and which enable solar power plants to operate at maximum power, have been carried out. As a result of these studies, the simulation study of the FPPT method, which performs flexible maximum power point tracking unlike conventional MPPT, has been developed. The results of the proposed system's simulation demonstrate the creation of a backup power reserve through the use of FPPT. Frequency regulation is achieved through the transfer of active power required by the load to the grid in the event of a load frequency drop. Additionally, a virtual synchronous generator study was conducted within the scope of the study to control the load frequency of PV plants connected to the grid. Consequently, the introduction of the virtual synchronous generator serves to prevent the oscillations in load frequency that would otherwise result from the sudden activation of different loads when a drop layer is added to the PV power plant.