Mikroşebekeler için hiyerarşik enerji yönetim sistemi tasarımı ve uygulaması

Mikroşebekeler, yenilenebilir enerji kaynaklarının güç sistemlerine entegre edilmesine olanak sağlayarak yerel enerji kaynaklarının doğrudan tüketimi, depolanması ve dağıtımı için bir çözüm sunar. Bu tez çalışmasında, fotovoltaik, rüzgâr türbini, dizel generatör ve enerji depolamalı adalanmış DC mikroşebeke sistemi için hiyerarşik üç seviyeli kontrol yaklaşımına sahip bir enerji yönetim sistemi önerilmiş ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Hiyerarşik üç seviyeli kontrolde birincil kontrol seviyesi, dönüştürücülerin kontrolünü sağlar. İkincil kontrol seviyesi, bara gerilim restorasyonunun sağlanması ve akım paylaşım doğruluğunun eşzamanlı olarak arttırılması için kullanılır. Üçüncül kontrol seviyesinde ise optimum yük paylaşımı gerçekleştirilerek üretim maliyetlerinin en aza indirilmesi amaçlanır. Bu kontrol yapısının işletilmesinde, hibrit sistemin enerji talebini değişken yük koşulları altında otonom ve optimum şekilde yönetecek bir strateji önerilmiştir. Enerji yönetim sisteminde Mod-I, Mod-II ve Mod-III olmak üzere üç çalışma stratejisi belirlenmiştir. Mod-I'de yenilenebilir kaynakların maksimum güç noktası takibi sağlanır. Mod-II'de dizel generatörün yakıt tüketimi ve karbon salınımının en aza indirilmesi için enerji tüketim minimizasyon stratejisi tabanlı doğrusal programlama, genetik algoritma ve örüntü arama algoritmaları kullanılır. Mod-III'te ise dizel generatöre ihtiyaç duyulmayıp dağıtık kaynaklar arasındaki güç akışı, bulanık mantık kontrolör ve durum makine kontrol stratejisi kullanılarak optimize edilir. Mikroşebeke uygulamalarında güç dönüştürücüleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının yönetiminde önemli bir rol oynamaktadır. Bu amaçla güç faktörü düzeltmeli, yüksek verimli yükselten tip bir dönüştürücü tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan DC-DC dönüştürücü, deneysel çalışmalarda kullanılıp test edilmiştir. Deney test düzeneği için üç özdeş dağıtık enerji kaynağı, yük ve kontrol bloğundan oluşan bir DC mikroşebeke yapısı oluşturulmuştur. Dağıtık enerji kaynakları arasındaki güç paylaşımında iki seviyeli hiyerarşik enerji yönetimi kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda; geleneksel eğim kontrolü, uyarlanabilir eğim kontrolü, farklı akım paylaşım oranlarına göre güç paylaşımı, sistemin referans gerilimin değişimine gösterdiği tepki ve sistemin tak-çalıştır performansının incelenmesi sistematik olarak ele alınmış ve değerlendirmeler yapılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki, önerilen uyarlanabilir eğim kontrol yöntemi, DC bara gerilim restorasyonu ve akım paylaşım doğruluğu açısından daha iyi sonuçlar vermiştir.