Optimal distributed generation allocation and sizing in radial distribution networks by Cuckoo search algorithm
Cuckoo arama algoritması ile radyal dağıtım şebekelerinde optimum dağıtık üretim yerleşimi ve boyutlandırılması
- Tez No: 467328
- Danışmanlar: PROF. AYDOĞAN ÖZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Akıllı şebeke uygulamaları, gerek şebeke işletim ve kontrolu, gerekse tüketiciler açısından birçok üstünlük getirmiştir. Elektrik şebekesinin daha verimli, daha esnek, daha ekonomik ve daha güvenilir bir işletimi için, elektrik iletim-dağıtım-kullanım zincirinin her noktasına çok sayıda yenilenebilir enerji kaynakları bağlanmış ve bağlanmaktadır. Başlangıçta, şebeke kısıtları ve alışılagelmiş yapının bozulmaması amacıyla, çok sayıda küçük güçlü yenilenebilir enerji kaynağının (rüzgar ve güneş gibi), kendi aralarında birleştirilerek elektrik iletim şebekesine bağlantısı tercih edilmekteydi. Zamanla, bu merkezi üretim anlayışının sakıncaları ortaya konarak, olabildiğince dağıtık kaynak kullanılması fikri ve güç elektroniğindeki teknik gelişmeler ile birlikte, söz konusu küçük güçlü yenilenebilir enerji kaynaklarının orta gerilim dağıtım şebekesine ve alçak gerilim kullanım şebekesine bağlanması uygulamaları giderek yaygınlaşmıştır. Orta gerilim ve alçak gerilim şebekesine bağlanan dağıtık yenilenebilir kaynakların sayısal olarak ve güç olarak artması, bir dizi üstünlüğünün yanında, bazı teknik ve ekonomik sorunları da beraberinde getirmiştir. Dağıtık yenilenebilir enerji kaynaklarının ve son yıllarda giderek yaygınlaşan dağıtık enerji depolama düzeneklerinin, orta ve alçak gerilim şebekesine akıllı bir şekilde birleştirilmesi (entegrasyonu), yukarıda sözü edilen çeşitli teknik, ekonomik ve çevresel problemleri ve sorunları dikkate alarak; mevcut yenilenebilir enerji potansiyelinden en büyük ölçüde yaralanmak üzere, en uygun bağlantı noktalarını ve en uygun kaynak büyüklüklerini belirlemeyi hedefler. Diğer yandan, tasarım aşamasında konumu ve büyüklüğü belirlenen bu kaynaklarla birlikte, orta ve alçak gerilim şebeklerinin, en verimli işletimi de, akıllı şebekelerin en önemli konularından biridir. Günümüz elektrik dünyasında, tüketicinin arzuladığı kaliteli ve güvenilir enerjiyi sağlamanın en ekonomik şekli, mevcut dağıtık üretim ve depolama olanaklarının en uygun (optimum) tasarım ve işletimini sağlamakla olur. Dağıtık üretim ve depolama kaynaklarının, orta ve alçak gerilim şebekesine bağlanmasında en önemli engeller, radyal ve tek yönlü güç akışına göre tasarlanmış bu geleneksel şebekelerde ortaya çıkan, gerilim profillerindeki bozulmalar ve koruma sistemlerinin çalışmasında ortaya çıkan sorunlardır. Bu sorunları giderebilmek veya en azından hafifletmek için, söz konusu dağıtık kaynakların şebekeye bağlantı noktalarının ve boyutlarının uygun seçilmesi gerekir. Orta ve alçak gerilim şebekelerine dağıtık enerji kaynaklarının bağlanması ile başta güç kayıplarının azaltılması ve gerilim profillerinin düzeltilmesi olmak üzere pek çok teknik kazanım söz konusudur. Bu tür teknik kazanımların olası en yüksek oranlara çıkarılabilmesi için de, söz konusu dağıtık kaynakların uygun noktalara bağlanması ve uygun büyüklükte olması gereklidir. Çok sayıda araştımacı, farklı eniyileme (optimizasyon) teknikleri kullanarak, çeşitli açılardan teknik kazanımları maksimize etmeye çalışmışlardır. Kullanılan çözüm tekniklerine örnek olarak analitik yöntemler, sezgisel yöntemler ve yapay zekaya dayalı yöntemler verilebilir. Buna rağmen hala daha gerek problemlerin formülasyonu ve gerekse çözüm teknikleri açısından bazı eksiklikler ve yetersizlikler söz konusudur. Günümüz ve gelecek elektrik dünyasında, yük ve üretimdeki belirsizlikler, yukarıda belirtilen teknik kazanımları en üst düzeye çıkarabilmek için çok güçlü ve akıllı yönetim algoritmalarının geliştirilmesini gerektirmektedir. Örneğin, güç kayıplarının olabildiğince azaltılması ve gerilim genliklerinin belirli sınırlar içinde kalmasının sağlanması amacıyla alınacak önlemler ve yapılacak ayar ve kontroller öngörülen amaca hizmet etmediği gibi, tam tersi sonuçlar da doğurabilmektedir. Bu nedenle, yeterince analizler yapılmadan, çözüm olacağı düşünülen eylemlere girişilmemesi gerekir. Diğer yandan, bu teknik kazanımların direkt veya dolaylı sonucu olarak, elektrik işletmelerinin ekonomik getirilerinin arttıracağı, sera gazı yayılımını azaltacağı gibi, müşterilere daha ekonomik elektrik enerjisi sağlamaya katkıda bulunacaktır. Bu tez çalışmasında, mevsimsel yük değişimi etkilerini de dikkate alan, radyal dağıtım şebekelerine bağlanacak olan dağıtık enerji kaynakları için, en iyi konum ve en iyi boyutun belirlenmesi yaklaşımı sunulmaktadır. Problemin matematiksel olarak gösterilimi oluşturduktan sonra, eniyileme probleminin çözümü için, sezgisel algoritmalardan, doğrusal olmayan Cuckoo Arama Algoritması kullanılmıştır. Yük akış denklemlerini çözmek için ise Forward-Backward Sweep Method (FBSM) seçilmiştir. Önerilen yaklaşım, IEEE 12-bara radyal dağıtım test sistemine MATLAB ortamında uygulanmış ve önerilen yaklaşımın performansını ortaya koymak için sonuçlar tartışılmıştır. Yukarıda da belirtildiği üzere, orta ve alçak gerilim şebekelerine dağıtık enerji kaynaklarının bağlanması pek çok kazanım sağlamaktadır. Bu çalışmada, orta gerilim şebekesine bağlanacak dağıtık PV kaynakların yeri ve büyüklüğü, iki önemli kazanım açısından irdelenmiştir. Bunlar sırasıyla gerilim profillerinin düzgünleştirilmesi (gerilim taşmalarının önlenmesi) ve günlük enerji kaybının olası en düşük düzeye indirilmesidir. Öncelikle bu iki amaca yönelik tekil gösterilimler geliştirilmiş ve dağıtık PV kaynkaların yer ve değerleri sırasıyla her iki amacı sağlayacak şekilde belirlenmiştir. Daha sonra, bu iki amaç birleştirlerek, süreç çok-amaçlı bir eniyileme problemi olarak ifade edilmiş ve çözülmüştür. Bu kapsamda, günlük enerji kayıplarını, herhangi bir düşük veya aşırı gerilim sorunu olmaksızın, olası en küçük değerlere indirecek en uygun dağıtık PV kaynak bağlantı nokta ve boyutları belirlenmiştir. Farklı çalışma durumları için yarı-optimal çözümler bulunmuştur. Gerek tekil eniyileme problemi, gerkese birleştirilmiş çok-amaçlı eniyileme problemi çözümünde, iki farklı senaryo çalışılmıştır. Birinci senaryoda PV kaynaklar için 300 kW'lık bir üst sınır değer dikkate alınmış, ikinci senaryoda ise bu üst sınır değerler, yaz ve kış ayralarının her bir saati için farklı farklı alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Modern smart grid implementations bring several advantages in terms of operational controls. In the last decade, the smart grid has been introduced to accommodate high penetration of such renewable resources and make the power grid more efficient, reliable and resilient. The main idea behind the smart integration is locating, sizing and operating renewable-based Distributed Generation (DG) resources which are typically located in distribution systems and near load centers by considering various technical, economical and environmental issues. Distributed generation and storage are probably the most important concepts that are used to modify the quality and the reliability of the consumed energy. Allocating DG units in distribution systems may inflict unwanted challenges in traditional power systems, which have been designed radial and unidirectional. DG sizing and sitting problems have been introduced. Numerous advantages such as decreasing power losses and improving voltage profiles were attained by integrating Distributed Generation (DG) in distribution systems. Such benefits can be achieved and enhanced if DGs are optimally sized and located in the systems. Numerous researches have studied several aspects of the problem using different optimization methods such as heuristic methods, analytical approaches and computational artificial intelligence. However, both the problem formulations and the applied methods still suffer from several drawbacks. In modern load growth scenario, uncertainty of the load and the generation model shows that the reduction of power loss in distribution system is possible and all node voltage magnitudes can be maintained within specified limits without violating the thermal limit of the system. Power losses surely have important effect on the revenues of electric power companies, greenhouse gases emission, and the cost of the energy supplied. This thesis presents an optimal DG allocation and sizing approach in radial distribution networks taking seasonal load variations effects into account. Continuous nonlinear meta-heuristic Cuckoo search algorithm is used to solve the resulting constrained optimization problem. The proposed approach is applied to an IEEE 12-bus radial distribution test system in MATLAB environment and the results are discussed to validate the performance of the proposed approach. Forward-Backward Sweep Method (FBSM) is chosen to solve the load flow equations. The optimal DG placement and sizing problem is formulated for two basic objectives. First, optimization problem is treated as two separated single-objective optimization problem, where the percentage daily energy losses are considered as the first objective to be minimized and total daily voltage variation is considered as the second objective function. Secondly, the problem is tackled as a multi-objective one, focusing on percentage daily energy losses as well as total voltage violations of the networks.
Benzer Tezler
- Parçacık sürüsü optimizasyonu ve k-ortalamaları algoritmalarıyla güç dağıtım şebekeleri belirsizlik koşullarında dağıtık üretimlerin optimal yerleşimi
Optimal placement of distributed generation in power distribution networks under uncertainties using particle swarm optimization and k-means algorithms
ONUR HAKKI EYÜBOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER GÜL
- Dengesiz dağıtım sisteminde dağıtık üretimin optimal yerleşimi ve boyutlandırılması
Optimal allocation and sizing of distributed generation in the unbalanced distribution system
SALMAN AHMED NUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK EMİROĞLU
- Timal placement of multiple distributed generation units in a radial distribution network in Amman-Jordan
Amman-Ürdün radyal dağıtım şebekesinde dağıtık üretim birimlerinin optimal yerleştirilmesi
MOHAMMAD ISAM MOHAMMAD AL-ZABEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ASSOC. DR. MUSTAFA TURAN
- Optimized and coordinated voltage regulation in electrical distribution systems with distributed generators
Dağıtık üretım birimlerine sahip elektrik dağıtım şebekelerinde en iyilenmiş ve eş güdümlü gerilim regülasyonu
VAHID ASGHARIAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- Gelişmekte olan ülkelerde teknoloji politikalarının belirlenmesi ve Türkiye'deki durum
Technology policies in developing countries and the situatiın in Turkey
MEHPARE BARIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMühendislik Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN V. KOÇ