Ruzgar Enerjisine Dayali Uretim Tesislerinden Reaktif Guc Desteği Saglanmasi ve izlenmesi

Güç Sistemleri Bölümü TEIAS-EKH-2011 TDEP, 11.06.2012

Bilgi için: [email protected]; [email protected] 1/7

RÜZGÂR ENERJİSİNE DAYALI ÜRETİM TESİSLERİNDEN SAĞLANAN REAKTİF GÜÇ DESTEĞİ YAN HİZMETİNİN İZLENMESİ

TÜBİTAK UZAY-TEİAŞ EKH Teknik Destek ve Eğitim Projesi kapsamında,

TEİAŞ Elektrik Kalite Hizmetleri Müdürlüğü için,

Oğuz YILMAZ, İsmail ELMA Tübitak (UZAY) Güç Sistemleri Bölümü, Ankara

11.06.2012

Rüzgâr enerjisine dayalı üretim tesislerinin şebeke bağlantı kriterleri ve reaktif güç desteğini sağlama kriterleri Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği Ek-18’de belirtilmiştir. Bu kriterler doğrultusunda, rüzgâr enerjisine dayalı üretim tesisleri, sisteme reaktif güç desteği sağlamak amacıyla, ilgili BYTM ve/veya sistem işletmecisi tarafından gönderilen gerilim referans değeri ve gerilim düşümü (“droop” veya “slope”) değerine göre sisteme bağlı olduğu baranın gerilimine oransal tepki vermelidir. (Şekil-1)

Şekil 1 – Rüzgâr Enerjisine Dayalı Üretim Tesislerinin Sisteme Vermesi Beklenen Reaktif

Güç Desteği



İlgili üretim tesisinin vereceği reaktif güç desteğinin izlenmesinde dikkate alınacak olan toplam aktif güç, toplam reaktif güç ve bara gerilimi değerleri; ilgili üretim tesisinin sisteme bağlantı noktasında, yüksek gerilim barasında, ölçülen değerler olacaktır. Bağlantı noktasının gerisindeki gerilim değerleri dikkate alınmayacak; burada, sisteme reaktif güç desteği verilmesine engel olacak bir problemin olmaması üreticinin sorumluluğunda olacaktır. Şekil 1’de belirtilen “Qmax+” ve “Qmax-” değerleri, ilgili üretim tesisi kurulu gücüne göre, aşırı ikazlı ve düşük ikazlı olarak 0.95 güç faktörüne tekabül eden reaktif güç değeridir. Şebeke gerilimi 0.9 pu ile 1.1 pu arasında kaldığı sürece (normal işletme koşulları), ilgili üretim tesisi Şekil 1’de belirtildiği şekilde reaktif güç desteği hizmetini sağlamalıdır.

1) Zorunlu Reaktif Güç Değerinin Toplam Aktif Çıkış Gücü ve Bara Gerilimine Göre Güncellenmesi

Rüzgâr enerjisine dayalı üretim tesisleri,

(a) Bağlantı noktasında ölçülen toplam aktif çıkış gücü, kurulu gücünün %50’si ile %10’u arasında iken, belirtilen bu zorunlu reaktif güç değerlerinin lineer olarak azaltılarak belirleneceği zorunlu reaktif güç değerlerine ulaşabilir olmasını sağlamalı, (Şekil-2)

(b) Bağlantı noktasında ölçülen toplam aktif çıkış gücü, kurulu gücünün %10’unun altında iken, toplam reaktif güç çıkışının aşırı veya düşük ikazlı olarak, kurulu gücünün %5’ini geçmemesini sağlamalıdır. (Şekil-2)

Şekil 2 – Rüzgâr Enerjisine Dayalı Üretim Tesislerinin Reaktif Güç Kapasite Eğrisi



Zorunlu reaktif güç değerleri, ilgili üretim tesisinin toplam aktif güç değerine göre belirlendikten sonra, iletim sistemine bağlı olduğu baranın gerilimine bağlı olarak Şekil 3’teki gibi tekrar güncellenecektir.

(a) Bara gerilimi 0.95 pu ile 1.05 pu arasında iken, gerektiğinde ulaşılması beklenen zorunlu reaktif güç değerleri değişmeyecek,

(b) Bara gerilimi 1.05 pu değerinin üstünde, gerektiğinde ulaşılması beklenen aşırı ikazlı zorunlu reaktif güç değerleri 1.1 pu değerinde 0 MVAr olacak şekilde lineer olarak azalacaktır,

(c) Bara gerilimi 0.95 pu değerinin altında ise, gerektiğinde ulaşılması beklenen düşük ikazlı zorunlu reaktif güç değerleri 0.9 pu değerinde 0 MVAr olacak şekilde lineer olarak azalacaktır.

Şekil 3 - Reaktif Güç Beklentisinin Bağlantı Noktası Gerilimine Bağlı Olarak Değişimi

İlgili üretim tesisi, iletilen bara gerilim referansı ve bara geriliminin mevcut değeri arasındaki farkla orantılı olacak şekilde reaktif güç desteği sunması beklenmektedir. Orantı katsayısı, gerilim düşümü parametresi “droop” ile belirlenmektedir. Verilmesi beklenen oransal reaktif güç değişimi, Şekil 2 ve Şekil 3’teki grafikler doğrultusunda belirlenen, gerektiğinde ulaşılması beklenen zorunlu reaktif güç değerinden küçük ise; ilgili üretim tesisi bu değere %10 tolerans dahilinde ulaşmalıdır. Verilmesi beklenen oransal reaktif güç değişimi belirlenmiş zorunlu reaktif güç değerinden büyük ise, ilgili üretim tesisi, geçerli zorunlu değere, %10 tolerans dahilinde ulaşmalıdır. Yukarıda belirtilen durumların haricinde, ilgili üretim tesisi sisteme reaktif güç desteği sağlanması yan hizmetini yerine getirmemiş sayılacaktır.



Bu kapsamda, rüzgâr enerjisine dayalı üretim tesislerinin reaktif güç desteği sağlanması yan hizmetinin izlenmesi ve değerlendirilmesi, aşağıda belirtilen parametreler/veriler ile önerilen algoritma doğrultusunda yapılabilir. Değerlendirme Parametreleri: İlgili Birimin Kurulu Gücü (KURULU_GUC) (MW) İlgili Birimin Bağlı Olduğu Baranın Nominal Gerilimi (BARA_NOM_GER_kV) (kV) Gerilim Düşümü (Droop) (%) Aşırı İkazlı Zorunlu Reaktif Çıkış Gücü Değeri (Qmax+) (MVAr) Düşük İkazlı Zorunlu Reaktif Çıkış Gücü Değeri (Qmax-) (MVAr) Toplam Rüzgâr Türbin Generatör Sayısı (TOPLAM_UNITE_SAYISI) Değerlendirme Verileri: Bara Gerilimi (BARA_GER_kV) (kV) Bara Gerilimi Referans Değeri (BARA_GER_SET_DEG_kV) (kV) Toplam Aktif Çıkış Gücü (TOP_AKT_CIK_GUCU_MW) (MW) Toplam Reaktif Çıkış Gücü (TOP_REAKT_CIK_GUCU_MVAr) (MVAr) Devrede Olan Ünite Sayısı (AKT_UNITE_SAYISI)



2) İzleme Algoritması

1) İlgili üretim tesisinin Şekil 1’e göre vermesi beklenen reaktif güç değerinin hesaplanması:

𝑄𝑑𝑒𝑠 (𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥 ∙

(𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑆𝐸𝑇_𝐷𝐸𝐺_𝑘𝑉(𝑖)− 𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉(𝑖))𝐵𝐴𝑅𝐴_𝑁𝑂𝑀_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉

𝐷𝑟𝑜𝑜𝑝 ∙ 100

2) Zorunlu reaktif güç değerlerinin toplam aktif çıkış gücü ve bara gerilimi değerlerine

göre güncellenmesi:

If 𝑇𝑂𝑃_𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑊(𝑖)

𝐾𝑈𝑅𝑈𝐿𝑈_𝐺𝑈𝐶 > 0.5

{ 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝 +(𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥+

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝 −(𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥 −

} Else {

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝 +(𝑖) =( 𝑇𝑂𝑃_𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑊(𝑖)

𝐾𝑈𝑅𝑈𝐿𝑈_𝐺𝑈𝐶 ∙2)

100∙ 𝑄𝑚𝑎𝑥+

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝 −(𝑖) =( 𝑇𝑂𝑃_𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑊(𝑖)

𝐾𝑈𝑅𝑈𝐿𝑈_𝐺𝑈𝐶 ∙2)

100∙ 𝑄𝑚𝑎𝑥 −

}

If 𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉(𝑖)

𝐵𝐴𝑅𝐴_𝑁𝑂𝑀_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉 > 1.05

{

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 +(𝑖) = 1− 𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉(𝑖) − 1.05 ∙ 20 ∙

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝+(𝑖)

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −(𝑖) = 1− 𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉(𝑖) − 1.05 ∙ 4 ∙

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝−(𝑖)

}

Else if BARA_GER_kV(𝑖)BARA_NOM_GER_kV < 0.95

{

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 +(𝑖) = 1− 0.95 − 𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉(𝑖) ∙ 4 ∙

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝+(𝑖)

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −(𝑖) = 1− 0.95 − 𝐵𝐴𝑅𝐴_𝐺𝐸𝑅_𝑘𝑉(𝑖) ∙ 20 ∙

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝−(𝑖)

}

Else { 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 +(𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝 +(𝑖)

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −(𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑡𝑒𝑚𝑝 −(𝑖)

}



3) 1. Adımda hesaplanan ilgili üretim tesisinin beklenen reaktif çıkış gücünün 2. Adımda

güncellenen zorunlu reaktif güç değerleri ile limitlenmesi:

If 𝑄𝑑𝑒𝑠 (𝑖) > 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 +(𝑖)

𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 +(𝑖)

Else if 𝑄𝑑𝑒𝑠 (𝑖) < 𝑄max 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −(𝑖)

𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑖) = 𝑄𝑚𝑎𝑥𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −(𝑖)

Else 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑖) = 𝑄𝑑𝑒𝑠 (𝑖)

4) Beklenen Reaktif Çıkış Gücü ile Gerçekleşen Reaktif Çıkış Gücünün Karşılaştırılması:

IF 𝑇𝑂𝑃_𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑊(𝑖)

𝐾𝑈𝑅𝑈𝐿𝑈_𝐺𝑈𝐶 < 0.1

{

If 𝑇𝑂𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑉𝐴𝑟(𝑖) > 0.05 ∙ 𝐾𝑈𝑅𝑈𝐿𝑈_𝐺𝑈𝐶 {

𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙(𝑖) = 1 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙_𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖(𝑖) = 𝑇𝑂𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑉𝐴𝑟(𝑖) − 0.05 ∙𝐾𝑈𝑅𝑈𝐿𝑈_𝐺𝑈𝐶

} Else { 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙(𝑖) = 0 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙_𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖(𝑖) = 0

} } ELSE

{ If 𝑇𝑂𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑉𝐴𝑟(𝑖) > 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑖) + 𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒

{ 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙(𝑖) = 1

𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙_𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖(𝑖) = 𝑇𝑂𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑉𝐴𝑟(𝑖)− 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 i +

𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒

} Else if 𝑇𝑂𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑉𝐴𝑟(𝑖) < 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑖)− 𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒

{ 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙(𝑖) = 1

𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙_𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖 𝑖 = 𝑄𝑑𝑒𝑠𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑖 − 𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒 − 𝑇𝑂𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐾𝑇_𝐶𝐼𝐾_𝐺𝑈𝐶𝑈_𝑀𝑉𝐴𝑟(𝑖)

} Else

{



𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙(𝑖) = 0 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙_𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖(𝑖) = 0

} }

5) Toplam Reaktif Çıkış Gücü Sapma Miktarının Hesaplanması:

𝑇𝑜𝑝𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑎𝑝𝑚𝑎 𝑀𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖 𝑀𝑉𝐴𝑟 ∙ 𝑠𝑎𝑎𝑡 =𝑇𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 (𝑠)

3600∙ 𝑖ℎ𝑙𝑎𝑙_𝑚𝑖𝑘𝑡𝑎𝑟𝑖(𝑖)

𝑁𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒𝑠

𝑖=1

Ruzgar Enerjisine Dayali Uretim Tesislerinden Reaktif Guc Desteği Saglanmasi ve izlenmesi

Engineering

Transcript of Ruzgar Enerjisine Dayali Uretim Tesislerinden Reaktif Guc Desteği Saglanmasi ve izlenmesi