Yenilenebilir enerjiye dayalı güç sistemlerinde enerji depolamanın sistem kararlılığı üzerine etkileri
Energy in power systems based on renewable energyeffects of storage on system stability
Yazar: AYŞE ACAR
Danışman: PROF. DR. ASIM KAYGUSUZ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dağıtık üretim = Distributed production ; Enerji depolama = Energy storage ; Güç sistemleri = Power systems ; Kararlılık = Stability ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Günümüzde fosil yakıt kökenli üretim yollarının kaynakları günden güne tükenmekte
ve çevre kirliliğine neden olmaktadır. Fosil kaynakların sınırlı olması, bizi yenilenebilir 
enerji kaynaklarına yöneltmektedir. Yenilebilir enerji kaynakları ile yapılan üretim ise 
değişen küresel iklim şartları problemini beraberinde getirmektedir. Güneş ve rüzgâr gibi 
yenilenebilir enerji kaynakları gün içerisinde farklı üretim profillerine sahip oldukları için 
dalgalanan talebe hızlı ve güvenilir yanıt verememektedir. Bu da enerjiden daha verimli ve 
sürekli faydalanmak adına enerjinin depolanması konusunu beraberinde getirmektedir.
Bu tezde yenilenebilir enerjiye dayalı güç sistemlerinde enerji depolama sisteminin 
sistem kararlılığına etkisi analiz edilmiştir. Bu analiz için IEEE 14 ve 30 baralı güç sistemleri 
kullanılarak analizler için enerji depolama sistemi, güneş ve rüzgar üretim birimleri entegre 
edilen test sistemleri oluşturulmuştur. Güç sistemlerinde yaşanması olası arızalar 
oluşturularak sistemlerin bu arızalar karşısında verdiği tepkiler incelenmiştir. Simülasyonlar 
Matlab programında; Hadi Saadat'ın kararlılık analizi için temel kabul edilen programı 
üzerinden geliştirilerek hazırlanan kodlar, gerçek zamanlı üretim profilleri kullanılarak rotor 
açı, frekans ve gerilim kararlılığı analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalıştırılan test sistemlerinde
sistemde oluşan arıza anında deşarj durumunda olan bir EDS(Enerji depolama sistemi)' nin 
sistemin kararlı kalma süresini arttırdığı, frekans ve gerilim kararlılığında iyileşme
gösterirken, rotor açı kararlılığında genel olarak olumsuz sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca 
enerji depolama sisteminin gücünün arttırılmasıyla sistemin arıza karşısında kararlı kalma 
süresinin düşük güçteki EDS'ye göre genel olarak arttığı gözlemlenmiştir. Rotor açı ve 
frekans kararlılığında güneş üretim biriminin EDS ile kullanıldığı modifikasyon hariç sistem 
kararlılığını korumuştur. Üretim birimlerine uzak noktada oluşturulan arızanın sistemi 
kararsızlığa sürüklemediği görülmüştür. Genel olarak bakıldığında; depolama sisteminin 
güç değeri, atalet sabitinin değeri, güneş ve rüzgâr üretim birimlerinin değeri, sanayi ve ev 
tipi yük değerlerinin, sistemde oluşan arızanın konumu ve türünün, EDS' nin şarj ve deşarj 
saatlerinin seçiminin kararlılığı etkilediği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Today, the sources of fossil fuel-based production routes are being depleted day 
by day and cause environmental pollution. The limited fossil resources lead us to 
renewable energy sources. Production with renewable energy sources brings with it the 
problem of changing global climate conditions. Since renewable energy sources such as 
solar and wind have different production profiles during the day, they cannot respond 
quickly and reliably to fluctuating demand. This brings with it the issue of storing energy 
in order to benefit from energy more efficiently and continuously.
In this thesis, the effect of energy storage system on system stability in power 
systems based on renewable energy has been analyzed. The possible faults in power 
systems are created and the reactions of the systems in the face of these faults are 
examined. Simulations in Matlab program; Rotor angle, frequency and voltage stability 
analyzes were carried out by using real-time generation profiles and codes developed 
over Hadi Saadat's program, which is considered the basis for stability analysis. In the 
test systems operated, an EDS(Energy storage system) that is in the discharge state at the 
time of failure in the system increases the stability of the system, improves frequency 
and voltage stability, while generally negative results are obtained in rotor angle stability. 
In addition, it was observed that by increasing the power of the energy storage system, 
the stability time of the system against failure generally increased compared to the low 
power EDS. The system remained stable except for the modification in which the solar 
generation unit was used with EDS in terms of rotor angle and frequency stability. It has 
been observed that the fault created at the far point of the production units does not drag 
the system into instability. In general terms; It has been observed that the power value of 
the storage system, the value of the inertia constant, the value of the solar and wind 
generation units, the industrial and household load values, the location and type of the 
fault in the system, the choice of charge and discharge hours of the EDS affect the 
stability.