Rüzgar türbini/yakıt hücresi/ultra-kapasitör hibrid güç üretim sisteminin dinamik modellenmesi
Dynamic modeling of a wind turbine/fuel cell/ultra-capacitor hybrid power generation system
Yazar: ÖMER ÇAĞLAR ONAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET UZUNOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Alternatif enerji kaynakları üzerine yakın geçmiste yapılan arastırma ve gelistirmeler, bukaynakların geleneksel güç üretim sistemlerine katkı yapabilecek anlamda önemli birpotansiyele sahip olduklarını göstermistir. Degisken dogal sartlara ragmen yüktaleplerinin kesintisiz ve sürekli olarak karsılanabilmesi için farklı enerji kaynaklarının vedönüstürücülerinin birlikte kullanımları, alternatif enerjinin daha yaygın kullanımınısaglayacaktır.Bu çalısmada; rüzgar türbini, yakıt hücresi ve ultra-kapasitör sistemlerinin sürekli güçüretimi için birlikte kullanımları ele alınmıstır. Rüzgar türbininin çıkıs gücü rüzgar hızıile iliskili oldugundan, bir yakıt hücresi sistemi ile bir ultra-kapasitör sistemi hibridizeedilerek genel sistem performansının bütün sartlar altında sürekliligi saglanmıstır.Burada, güç dönüstürücüleri ve kontrolcüleri ile birlikte bir rüzgar/yakıt hücresi/ultrakapasitörsisteminin dinamik modellemesi, tasarımı ve simülasyonu amaçlanmıstır.Amaçlanan sistemde, rüzgar hızı yeterli ise rüzgar türbini hem yük talebini karsılamakta,hem de elektrolizörü beslemektedir. Rüzgar türbininden alınabilecek mevcut gücüntalebin altında kalması durumunda, aradaki güç farkının FC sistem tarafındankarsılanması öngörülmekte, FC sistem isletmede iken FC sistemin de maksimum çıkısgücünün üzerindeki kısa süreli yüklenmelerde, UC sisteminin aradaki toplam güç farkınıkarsılaması saglanmaktadır. lave olarak gelistirilen yeni bir topoloji sayesinde, rüzgarhızındaki ani degisimler de tolere edebilmekte ve rüzgar hızındaki degisimlerin türbinçıkıs büyüklükleri üzerindeki bozucu ve salınımlı etkileri yük tarafınayansıtılmamaktadır.Anahtar kelimeler: Dinamik modelleme, rüzgar gücü, yakıt hücreleri, ultra-kapasitör,yenilenebilir enerji, hibrid güç sistemleri

Abstract:
Recent research and development of alternative energy sources have shown excellentpotential as a form of contribution to conventional power generation systems. In order tomeet sustained load demands during varying natural conditions, different energy sourcesand converters need to be integrated with each other for extended usage of alternativeenergy.The paper focuses on the combination of wind, fuel cell (FC) and ultra?capacitor (UC)systems for sustained power generation. As the wind turbine output power varies with thewind speed: an FC system with a UC bank can be integrated with the wind turbine toensure that the system performs under all conditions. We propose herein a dynamicmodel, design and simulation of a wind/FC/UC hybrid power generation system withpower flow controllers. In the proposed system, when the wind speed is sufficient, thewind turbine can meet the load demand while feeding the electrolyzer. If the availablepower from the wind turbine can not satisfy the load demand, the FC system can meet theexcess power demand, while the UC can meet the load demand above the maximumpower available from the FC system for short durations. Furthermore, this system cantolerate the rapid changes in wind speed and suppress the effects of these fluctuations onthe equipment side voltage in a novel topology.Keywords: Dynamic modeling, wind power, fuel cell, ultra-capacitor, renewable energyand hybrid power generation