Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgâr, hidroelektrik, güneş ve biyokütle, geleneksel elektrik santrallerinin yerini almaktadır. Sisteme daha fazla yenilenebilir enerji kaynağı entegre etmek istiyorsak gerilimi ve frekansı sabit tutmalı ve arıza durumunda düzeltme gibi özelliklere sahip olmalıyız.
Üretim tesisleri, “Elektrik Piyasasi Şebeke Yönetmeliği” teknik kriterlerini yerine getiremiyorsa şebekeye bağlantı onayını alamamaktadır.
- Grid pertürbasyon (harmonik ve fliker değerler),
- Rüzgâr enerjisine dayalı üretim tesislerinin arıza sonrası sisteme katkısı,
- Aktif güç kontrolü,
- Frekans tepkisi,
- Reaktif güç kapasitesi,
- Reaktif güç desteği sağlanması.
Power Quality’i sabitlemek için bu gerekliliklerin yerine getirilmesi gerekmektedir. Tüm değerlendirme IEC 61400-21 standartlarına dayanmaktadır.
Grid Pertürbasyon
(Harmonik ve Fliker Değerleri)
Üreticinin tesislerindeki elektrik komponentleri, şebeke operatörünün dağıtım ya da iletim ve diğer üreticilerin sistemlerini etkiliyorsa sınırların kabul edilebilir bir düzeyede planlanması gerekmektedir.
Şekil 1. Fliker değerleri.
Bir optimum şebeke gerilimi zaman üzerine bir sinüzoidal dalgaya sahiptir. Büyük elektrik santrallerinde senkron jeneratörleri ile buna uygun olarak enerji üretilir.
Şekil 2. Şebeke geriliminin ideal eğrisi.
Uygun genlik sadece temel frekans 50Hz mevcuttur. Elektrik bileşenleri tarafından, lineer olmayan özellikleri ve güç elektroniği ile, sistemlerinin kullanımında harmonikler oluşur.
Şekil 3. Harmonikler ile sinüsoidal gerilim.
Bu etki, ideal sinüs dalgayı deforme ettiği için önlenmelidir. Aksi taktirde kullanıcılara zararlı girişime neden olabilir.
Şekil 4. Bir üretim tesisin harmonik değerleri.
Üretici tesisleri tarafından şebekede istenmeyen etkiler için önlemler alınmalıdır.
Rüzgâr Enerjisine Dayalı Üretim Tesislerinin Arıza Sonrası Sisteme Katkısı
Tesisler, şebekede olan belirli gerilim düşüşünde şebekeden ayrılmamalıdır. Bu dinamik şebeke desteğinin görevi, istenmeyen büyük güç kesintisini ve böylece de şebeke çökmesini önlemektir. Örnek olarak rüzgâr santrallerinin belirli bir süre için şebeke çökümünü teknik olarak geçmesi mümkün olmalıdır.
Şekil 5. LVRT-Mode.
Şekil 6. Bağlantı noktasında %50 şebeke gerilim çökümü.
Aktif Güç Kontrolü
İletim sistemine bağlı rüzgâr enerjisine dayalı üretim tesislerinde iletim şirketi tarafından gönderilecek sinyallerle, santralin o anki şartlardaki gücü otomatik olarak kontrol edilebilir olmalıdır.
Frekans Tepkisi
Şebekedeki frekans stabilitesini sağlamak için tesislerin aktif gücünü azaltabilmesi gerekmektedir.
Rüzgâr türbinleri, bu kriteri kontrol sistemiyle sağlamaktadır.
Şekil 7. Frekans tepkisi.
47,5-50,3 HZ %100 aktif güc
50,3-51,5 Hz güçünü azaltamasi;
%4 hız düşümü
>51,5 Hz devre dışı olmalıdır
Reaktif Güç Kapasitesi
Şebekenin çalışması için reaktif güç sağlanması bir zorunluluktur. Reaktif güç şebeke dekivoltajını kontrol etmek için kullanılabilir. Bu nedenle reaktif güç üretimi stabil bir şebeke sağlamak için önemlidir. Böylece, reaktif güç sağlanması, yenilenebilir enerji kaynaklarının tarafından garanti edilmelidir.
Şekil 8. Reaktif güç kapasitesi.
Şekil 9. Bir üretim tesisin Reaktif güç kapasitesi.
Reaktif Güç Desteğinin Sağlanması
Santrallerin reaktif akım davranış değişikliği ile şebekedeki gerilim düşmeleri düşük tutulmalıdır.
Böylece, bir gerilim düşümü yerelleştirilmiştir.
Şekil 10. Reaktif güç desteği.
Şekil 11. Şebeke gerilim çökümünde tesisin tepkisi.
Sonuç
İyi bir planlama, şebeke yönetmeliğini göz önüne alır. Tesisin devreye geçme tarihi hatta devreye geçmenin ret cevabı riski minimize edilir. Hedef, yenilenebilir enerji kaynakları ile istikrarlı ve güvenilir bir şebekedir.
Kaynaklar
- TransmissionCode 2007 Network and System Rules of the German Transmission System Operators.
- Technical Guideline, Generating Plants Connected to the Medium-Voltage Network.
- Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği.