Elektrikli araç şarjının şebeke etkisini iyileştirmek için yenilenebilir enerji kaynakları ile desteklenen araçtan şebekeye (V2G) enerji yönetim sistemi
Vehicle-to-grid (V2G) energy management system supported by renewable energy sources to improve the grid effect of electric vehicle charging
Yazar: SAİD YAYLA
Danışman: PROF. DR. ENGİN ÖZDEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Hızla gelişen teknoloji ile beraber fosil yakıtlı araçların yerini elektrikli araçlar (EA) almaktadır. Elektrikli araçların şarj edilmesi ile şebeke üzerinde oluşturacağı yüklerin artması ve buna bağlı olarak şebeke, trafo ve altyapı problemlerinin ortaya çıkması beklenmektedir. Ortaya çıkan problemlerin çözümleri literatürdeki yönetilen şarj, yenilenebilir enerji ve V2G örnekleri ile anlatılmaktadır. Çalışmalardan belirlenen yöntemler ile şebeke iyileştirmesini sağlayacak durumlar oluşturulmuştur. Bu çalışma, enerji akışını etkili bir şekilde yönetmek için elektrikli araçların (EA'lar) ve fotovoltaik (PV) enerji kaynaklarının akıllı şarj algoritmalarının birlikte entegrasyonu ile şebeke iyileştirmelerini göstermektedir. EA'ların V2G kapasitesinden yararlanarak, bunların şebeke ve PV kaynakları ile etkileşimini optimize ederek enerji maliyetlerini en aza indirmeyi amaçlamaktadır. Önerilen algoritma, trafo yük oranları, güneş enerjisi üretimi ve araç akülerinin şarj durumu gibi çeşitli parametreleri dikkate almaktadır. Algoritmalar, elektrik dağıtım şirketinden mahalledeki önceden belirlenmiş bir trafoya ait bir yıllık gerçek zamanlı verilerin alınmasıyla uygulanmaktadır. EA sayısı 2025 ve 2030 yılları için tahmin edilmektedir. EA'yı kontrollü şarj algoritmasıyla şarj eden enerji yönetim sistemlerine (BEMS) sahip binalar, PV ile yenilenebilir enerji desteği sağlamakta ve V2G algoritması ile yoğun saatlerde trafo yükünü azaltmaktadır. Simülasyon sonuçları, elektrikli araç sayısı arttıkça yenilenebilir enerji kaynağı desteğinin ve kontrollü şarj algoritmasının tek başına yeterli olmadığını göstermektedir. Ancak kontrollü şarj algoritması ve PV'ye ek olarak V2G algoritması kullanılarak enerji maliyetlerinin ve şebeke yüklerinin başarıyla en aza indirildiği gösterilmektedir.

Abstract:
Electric vehicles (EVs) started to replace the fossil fuel vehicles with the rapidly developing technology as well as economic and environmental concerns. It is expected that the loads on the electricity grid will increase and accordingly grid, transformer, and infrastructure problems will arise with the spread of EVs. Solutions to the emerging problems are explained with managed charging, renewable energy and V2G examples in the literature. This study demonstrates grid improvements with results considering the integration of smart charging algorithms of EVs and PV energy sources to effectively manage energy flow. It aims to minimize energy costs by leveraging V2G capability of EVs and optimizing their interaction with the grid and PV sources. The proposed algorithm takes into account various parameters such as transformer load ratios, solar power generation, and SoC. The algorithms are implemented by acquiring one year's real-time data of a predetermined transformer in a neighborhood from the electricity distribution company. The number of EV is estimated for the years 2025 and 2030. Buildings with BEMS, which charge EV with a controlled charging algorithm, provide renewable energy support with PV and reduce the transformer load during peak hours with the V2G algorithm. Simulation results demonstrate that as the number of EVs increases, renewable energy source support and controlled charging algorithm alone are not sufficient. However, it demonstrate that energy costs and grid stress are successfully minimized by using the V2G algorithm in addition to controlled charging algorithm and PV.