Optimal Sizing and techno-economic design of Al-Fashir (Sudan) solar power station
Al-Fashir (Sudan) güneş elektrik santralinin optimal boyutlandırması ve tekno-ekonomik tasarımı
- Tez No: 752411
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ATABAK NAJAFI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Bu çalışma, Sudan'ın AL-Fashir Şehrinde bulunan ve şebekeye bağlı 5MW'lık bir Fotovoltaık (FV) santralı'n performansı incelemektedir. Santral, üç yıl önce Sudan devletinin Şehirdeki yüksek elektrik talebini azaltmak için ilk büyük şebekeye bağlantılı proje olarak tasarlandı. Bununla birlikte, tesis yaklaşık 6.862.846,25 milyon dolarlık yüksek bir yatırım maliyetiyle hayata geçirildi. Hükümet, tesisi bir fizibilite değerlendirmesi yapmadan hayata geçirdiği nedeninle tesis performansı beklendiği gibi olmadı. Bu Çalışma, santralı'n performansı iyileştirmek için bir geliştirmeyi tanıtmak amacıyla motive edilmiştir. Bu tez, AL-Fashir PV Santrali üzerinde yapılan ilk çalışmadır. MATLAB ve PVSyst programları, istasyon problemlerini optimize etmek için günlük, aylık ve yıllık performansı değerlendirmek amacı ile kullanılmıştır. Bu çalışmada, önerilen sistemin hızla değişen atmosferik koşullar altında değerlendirilmesi için iki algoritma uygulanmaktadır. AL-Fashir Santralı'nın performansını iyileştirmek ve maksimum güç noktasını belirleyerek verimliliğini artırmak ve dolayısıyla geliştirilen algoritmalara dayalı izleme verimliliğini artırmak için iki gün boyunca gerçek parametreler kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Fotovoltaik(FV) sistemleri, güç çıkışını ve yüke enerji dağıtımını iyileştirirken aynı zamanda FV sisteminin kullanım ömrünü de uzattığı için Maksimum Güç Noktası İzleme (MGNİ) yaklaşımlarından yararlanılmıştır. P&O algoritmasının performansı, güneş radyasyonu değerlerinin ayarlanmasıyla Yapay Sinir Ağları (YSA) algoritması ile karşılaştırılmıştır. Bununla birlikte, herhangi bir MGNİ algoritmasının etkinliğini değerlendirirken göz önünde bulundurulması gereken en önemli üç faktör zaman yanıtı, salınım ve kararlılıktır. Sonuçlara göre, PSO algoritması tarafından eğitilen YSA'nın performansı, P&O algoritmasına göre zaman tepkisi ve izleme hızı ve salınımında daha olduğunu ve yeni güç noktasını hızlı bir şekilde tanımlayabildiğini göstermektedir. Ayrıca, PVsyst simülasyon programı ile, aylık ve yıllık istasyon performansının yanı sıra ekonomik analizleri de incelenmiştir. Bu nedenle, PVsyst, ölçülen miktardan daha Büyük bir yıllık güç tahmin eder. Özellikle, fabrika için yıllık tasarrufun yarısı, kayıplar ve mükemmel olmayan çalışma nedeniyle harcanmaktadır. Çalışma sonuçları, FV santralinin yeniden boyutlandırılmasına yardımcı olacak ve Sudan'daki insanlar için uygun fiyatlı ve güvenilir enerjiyi erişilebilir kılmak için santralin işletim performansını ve verimliliğini artıracaktır. Bu kayıpların nedenlerinden biri, istasyonun bazen güneş ışınımına bağlı olarak belirli saatlerde çalışmasıdır. Diğer üretim şebekesinin frekansını etkilememek için istasyondan gelen üretim miktarı belirli bir oranda azaltılır. Bununla birlikte, diğer faktörler, bu bölgedeki yüksek radyasyon ve nem yoğunluğudur. Güneş pilleri, bu yerleri tanımlayan güneş radyasyonunun yüksek yoğunlukları nedeniyle uzak çöl bölgelerinde elektrik üretimi için uygundur. Ancak, esas olarak kuru hava alanlarında meydana gelen ve sahaya özgü çeşitli çevresel ve iklimsel faktörler tarafından kontrol edilen karmaşık bir süreç olarak kabul edilen PV panellerde toz birikimi, PV panellerin çıktısı üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir. Bir dizideki tek bir panelde bile toz birikmesi, gelen ışığın güneş FV paneline ulaşmasını engelleyerek enerji üretimindeki verimliliklerini %40'a kadar azaltmıştır. Yoğun nem, güneş fotovoltaik sistem eksikliklerinde başka bir kritik bileşen olabilir. Bu doğrultuda, güneş enerjisi üretiminin iyileştirilmesi için güneş ışınımı ve açıklık indeks değerlerinin yüksek, toz ve nem oranının daha düşük olduğu bölgelerde fotovoltaik santraller kullanılmalıdır.
Özet (Çeviri)
This study presents the performance of a 5MW PV grid-connected plant located in AL-Fashir City, Sudan. However, the plant was designed three years ago as the first large grid-connected projects Sudan authority targeted to Shrink the high demand for electricity in the City. Although, the plant was executed with a high investment cost of around $6,862,846.25M. The government implemented the plant without deeply conducting a feasibility assessment, so the facility operation was not as expected. The study has been motivated to introduce an enhancement to improve actual performance. This study is the first study conducted on AL-Fashir PV Plant. MATLAB and PVSyst tools were used to assess the daily, monthly, and annual operations to optimize and address the station problems. Here, two algorithms are implemented to assess the proposed system's built-in MATLAB under rapidly changing atmospheric circumstances. In reality, the actual parameters for two days were thoroughly investigated in order to improve the performance and increase the efficiency of AL-Fashir plant by identifying the maximum PowerPoint and consequently increasing the tracking efficiency based on developed algorithms. PV systems benefit from MPPT approaches because they improve power output and energy delivery to the load while also extending the useful life of the PV system. The P&O algorithm performance is compared to the ANN trained by the PSO method by a set of solar radiation values. However, Time response, oscillation, and stability are the three most important factors to consider when evaluating the effectiveness of any MPPT algorithm. The results show that ANN trained by the PSO algorithm's performance was better in time response and tracking speed and oscillation than the P&O algorithm and could identify the new PowerPoint quickly. Additionally, PVSyst software presented monthly and annual station performance as well as economic analyses. Hence, the PVsyst predicts a greater yearly power than the measured amount. In particular, half of the annual savings for the plant are dissipated due to the losses and nonperfect operation. The study results will assist in resizing the PV Plant and improve the Plant's operating performance and efficiency to make affordable and reliable power accessible to the people in Sudan. One of the reasons for these losses is that the station sometimes operates at certain hours depending on solar radiation. In order not to affect the frequency of the other generation network, the amount of generation from the station is reduced at a certain rate. However, other factors are the high radiation and humidity density in this area. Solar cells are suitable for electricity generation in remote desert regions due to the high intensities of solar radiation that define these places. However, dust accumulation in PV panels, which is considered a complex process that occurs mainly in dry air areas and is controlled by various site-specific environmental and climatic factors, has a detrimental effect on the output of PV panels. Even on a single panel in an array, dust accumulation prevented incoming light from reaching the solar PV panel, reducing their efficiency in power generation by up to 40%. Intense humidity can also be another critical component in solar photovoltaic system shortfalls. In this direction, photovoltaic power plants should be used in areas where solar radiation and aperture index values are high and dust and humidity are lower in order to improve solar energy production.
Benzer Tezler
- Şebekeden bağımsız hibrit enerji sisteminin tekno-ekonomik açıdan incelenmesi ve optimizasyonu
Techno-economic investigation and optimization of the standalone hybrid energy system
AYKUT FATİH GÜVEN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN YÖRÜKEREN
- Güneş radyasyon tahmini için bulanık zaman serisi yöntemleri ve fotovoltaik sulama sistemi optimizasyonunda uygulanması
Forecasting solar radiation with fuzzy time series and optimization application in photovoltaic irrigation system
CEYDA OLCAN
Doktora
Türkçe
2015
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELMKHAN MAHMUDOV
- Demiryolu yük taşımacılığında optimum katar yükü probleminin incelenmesi
Determination of the optimum train load in railway freight transportation
SADETTİN ÖZEN
- Optimal sizing and location on energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için en iyi boyutlandırma ve konumlandırma
ARYA SEVGEN
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiSabancı ÜniversitesiYönetim Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH DAŞCI
- 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