Dağıtık üretim tesislerinin şebeke entegrasyon etkileri ve şebeke uyumluluğunun güç sistem analizleriyle uygulamalı değerlendirilmesi

Geleceğin enerji yapısının günümüzdekinden çok farklı bir noktada olacağı açıktır. Elektrik enerjisine olan ihtiyacın artması ve büyük bir bağımlılığa dönüşmesiyle geçmişten günümüze kadar sürekli olarak farklı kaynak arayışlarına gidilmiştir. Teknolojinin günün ihtiyaçlarına göre hızla şekillenmesi sayesinde elektrik enerjisine olan ihtiyacımız farklı yapı ve formdaki enerji kaynaklarından temin edilebilmektedir. Dünyadaki ve Türkiye'deki güç sistemi yapısı değerlendirildiğinde, enerji talebinin artması neticesinde, doğrudan iletim sistemine bağlanan santrallerin yanı sıra dağıtım sistemine bağlanan üretim santrallerinin sayısı da hızla artmaktadır. Küçük ve orta ölçekli üretim santrallerinin teknik ve ekonomik açıdan kurulabiliyor ve işletilebiliyor olması, mevcut coğrafya üzerinde dağınık bir şekilde yer alan fosil yakıt bazlı ve yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretiminde kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Dağıtım sistemine bağlanan özellikle hidrolik ve rüzgar enerjisine dayalı dağıtık üretim tesislerinin sayısı, geniş coğrafyamız ve yüksek kaynağımız sayesinde hızla artmaktadır. Çevresel ve ekonomik açıdan gerek üreticiye gerekse tüketiciye fayda sağlayan dağıtık üretim tesislerinin mevcut güç şebekesine entegre olması sonucunda güvenirlilik ve sürdürülebilirlik kavramları dikkat çekmiştir. Dağıtık üretim santrallerinin entegrasyonlarının getireceği olası problemler ve işletme zorlukları sistem dizaynı aşamasında incelenmeli, gerekli düzenlemeler yapılmalı ve yeni yapının güvenilebilir olarak işletilmesine yönelik planlar oluşturulmalıdır. Türkiye 2023 enerji stratejisine göre, 2023 yılına kadar rüzgar santralleri için hedeflenen kurulu güç artış yüzdesi, diğer enerji kaynaklarıyla kıyaslandığında çok yüksektir. Bu çerçevede, teknoloji ve sisteme entegrasyon açısından yeni olan "dağıtım sistemine bağlanan RES yapılarının" gelecekteki güç sistemine olan etkileri önem arz etmektedir. Şebeke güvenilirliği ve sürdürülebilirliği açısından etkisi büyük olacak ilgili santrallerin detaylı ve doğru analiz edilmesi gerekmektedir. Dağıtık üretim entegrasyonlarında gerilim regülasyonu, gerilim flikeri, harmonik bozunum, adalaşma riski, işletme topraklama yapısının değişimi, kısa devre akımı seviyesinin artması, aşırı akım koruma koordinasyonu, reaktif güç kapasite sınırları, arıza esnasındaki/sonrasındaki davranışları, şebeke gerilim/frekans değişimlerine verdikleri tepkiler ve güvenirlilik çok iyi değerlendirilmelidir. Bu etkiler sadece DÜ ünitesinin yapısına, kapasitesine bağlı olarak değil, bağlantı noktasına, generatörlerin dinamik karakteristiği, dağıtım sistemi değişkenleri/karakteristiği ve dağıtım şebekesine bağlı bulunan tüketiciler açısından da değerlendirilerek sistem bütününde incelenmelidir. Günümüz koşullarında dağıtık üretim santrallerinde kullanılan konvertör yapılarının uygun seçimi, filtre kullanımı ile enerji kalitesi başlığındaki problemler çözülebiliyor ve ölçüme dayalı olarak incelenebiliyor. Ekipman boyutlandırılması için gerekli olan yük akışı ve kısa devre analizleri kolayca gerçekleştirebiliyor ve bu konu başlığındaki temel etkiler analiz edilebiliyor. Ancak dağıtık üretim tesislerinin gerilim regülasyonuna etkileri, RES'lerin reaktif güç kapasiteleri ve dinamik davranışları gibi bir çok etkenin var olduğu ve tüm değişkenlerin bir arada değerlendirilmesi gerektiğinden, ileri seviyedeki bu analizlerin gerçekleştirilmesi ve sonuçların incelenerek düzeltici aksiyonların alınması konusu daha önemli bir hal almıştır. Yapılan bu çalışmada dağıtık üretim tesislerinin şebeke entegrasyon etkileri değerlendirilerek entegrasyon sonucu oluşabilecek olası problemlere değinilmiştir. Enerji kalitesi ve sürdürülebilirliği sağlamak için olası problemlerinin önüne geçilmesine ışık tutan ilgili standartlar, yönetmelikler ve teknik kriterler ışığında gerçekleştirilmesi gereken analizlerden bahsedilmiştir. Farklı yapıdaki tesisler için ileri seviyedeki güç sistem analizleri özelinde çalışmalar gerçekleştirilmiş, şebeke uyumluluğu yorumlanmış, elde edilen sonuçlar irdelenerek gerekli öneriler ifade edilmiştir. Dağıtık üretim santrallerinden yüksek verim alınması ve olası bozucu etkilerinin giderilmesi için, dağıtım şebekesinin gelişimi, mevcut ve gelecekteki yapısının uygunluğu, koruma ve işletim planlamasının dağıtık üretim birimleriyle bir bütün olarak değerlendirilmesi ve planlanması gerekmektedir. Değişen güç sistemi yapısı parelelinde ilgili yönetmelikler ve teknik gereksinimler de değişmekte ve gelişmektedir. Bu nedenle ilgili yönetmeliklerdeki değişiklikler ve ek talepler sürekli olarak izlenmelidir. Olası entegrasyon problemlerinin önüne geçilebilmesi için ön inceleme ve analizlerin yapılması önemlidir ancak ilgili analizlerin nasıl yapılacağı, hangi noktalara dikkat edileceği ile ilgili belirsizlikler mevcuttur. Belirli metodolojiler oluşturularak standart yaklaşımlarla bozucu etkileri aza indirmek mümkün olabilecektir. Güç sisteminin yalnızca bir parçasının değil, her zaman bütünsel bir yaklaşım ile ilgili dağıtım bölgesi özelinde; sistem yapısı, bölgedeki üretim tüketim dengesi, gerilim düşümü/yükselmesi, reaktif güç kapasiteleri/kontrolü, koruma koordinasyon sisteminin uygunluğu konularının değerlendirildiği ve gerekli düzeltici önlemlerin alındığı taktirde olası problemler en aza indirgenmiş, kaliteli, güvenli ve çevreye duyarlı geleceğin yeni enerji yapısı ortaya çıkmış olacaktır.