Rüzgar türbinlerinin şebekeye entegrasyonu ve performanslarının incelenmesi

Yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretiminde kullanılması, fosil yakıt tüketimlerinin artması ve dünya nüfusunun hızla çoğalması nedeniyle günümüzde oldukça yaygınlaşmıştır. Rüzgar gücüne dayalı elektrik sistemleri bu ihtiyacı karşılama yolunda hızla gelişmiş ve büyük önem kazanmaya başlamıştır. Öncelikle rüzgar enerjisinden elektrik üretmenin avantaj ve dezavantajları, rüzgar enerjisinin Türkiye ve Dünyadaki genel durumu hakkında irdelenecek, ardından rüzgar türbinleri ile elektrik üretimi başlığı altında rüzgar enerjisi, rüzgar türbini tasarımları ve parçaları, kullanılan generatör tipleri ve özellikleri, gerilim kararlılığı sağlanması ve rüzgar enerjisinden elektrik üretme tekniği hakkında bilgi verilecektir. Rüzgârdan çok değişken biçimde elektrik enerjisi üretilmesi nedeniyle, büyük güçlerdeki rüzgar çiftliklerinin şebekeye entegrasyonu beraberinde çeşitli elektrik kalite problemleri de getirebilmektedir. Şebekeye bağlı rüzgâr türbinlerinin sayısının artması elektrik sisteminde gerilim kararsızlığı, reaktif güç ve frekans kontrolündeki zorluklar elektrik kalitesi problemlerini beraberinde getirmektedir. Şebekeye bağlı rüzgar sistemlerinin bölgesel ve sistem üzerinde olan bozucu etkileri, büyük rüzgar santrallerinin planlanmasında yaşanabilecek sorunlar hakkında bilgiler üçüncü bölümde verilmiştir. Bahsedilen elektrik kalite problemleri ve bunların ölçümleri incelenmiş, elektrik piyasası şebeke yönetmeliğine göre, şebekeye bağlı rüzgar türbinlerinin için reaktif güç, aktif güç, frekans değişimlerine bağlı toleransları, ayrıca gerilim düşümü, fliker ve harmonik sınırlamaları değerlendirilmiştir. Son bölümde rüzgar türbini sistemlerinde en çok kullanılan SKAG ve ÇBAG bağlı rüzgar türbini sistemleri incelenmiştir. SKAG ve ÇBAG bağlı rüzgâr türbinleri modelleri MATLAB- Simulink programıyla geliştirilerek farklı rüzgâr hızları için simule edilerek rüzgâr çiftliği kurulurken hangi rüzgâr türbin topolojisinin değişken rüzgâr hızlı sisteme daha uygun olduğu incelenmiştir. Geliştirilen benzetim sistemlerinde iki rüzgar türbini modelinin farklı seviyelerdeki rüzgar değişikliklerine verdikleri tepkiler, harcadıkları reaktif güç miktarı, ortak bağlantı noktasındaki gerilim kararlılığına etkilerini gösteren simülasyon yapılmıştır. Bunun yanında iki benzetim sistemi için tek-faz toprak, üç faz ve faz-faz kısa devre arızası durumlarında türbinlerin verdiği tepkiler ölçülerek, hangi generatörün bağlı bulunduğu benzetim sisteminin elektrik kalitesi üzerinde daha olumlu sonuçlar doğurduğu incelenmiştir. Yapılan benzetim çalışmalarının ardından varılan analizler ve sonuçlar, şekiller halinde sunulmuştur.