The optimization of daily energy dispatch for solar photovoltaic systems using voltage balancing concept with battery storage
Batarya depolamalı gerilim dengeleme konsepti kullanılarak güneş fotovoltaik sistemleri için günlük enerji tüketiminin optimizasyonu
- Tez No: 877767
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİYE SERRA ALTINOLUK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Fotovoltaik (PV) sistemler, batarya enerji depolama ile entegre edildiğinde, sürdürülebilir enerji çözümlerinde önemli bir rol oynamaktadırlar, ancak enerji transfer verimliliğinin optimizasyonu, mevcut literatürde henüz detaylı bir şekilde araştırılmamış bir alandır. Bu tez, temel prensiplere dayanan, kaynak-yük gerilim eşleşmesi kavramına odaklanan yenilikçi bir PV güç akış stratejisi sunarak bu boşluğa bir çözüm önermektedir. Sunulan strateji, değişen çevresel koşullar altında PV dizisinin Maksimum Güç Noktası (MPP) gerilimindeki dalgalanmalarla sistem bataryalarının gerilim aralığını hizalayarak temellendirilmiştir. Optimal gerilim eşleşmesini sağlamak için üç ana kavram göz önünde bulundurulmuştur: 1) DC yük gerilimi belirleme, DC yük geriliminin dikkatli bir şekilde belirlenmesi, batarya gerilim aralığıyla uyumluluğu sağlanması hedeflenmiştir, 2) batarya konfigürasyonu, bataryaların seçimi ve konfigürasyonu istenilen gerilim profiline ulaşmasına sağlamıştır, 3) uyumlu PV parametreleri, PV dizisinin tasarımı ve parametreleri MPP'de gerilim çıkışını optimize edecek şekilde seçilmiştir. PV dizisi ile batarya arasındaki bağlantı yüksek akımı engelleyen diyotlar ve akım sınırlayıcıları ile tasarlanmıştır. Bu bileşenler, PV dizisi ile batarya arasındaki gerilimi hizalayarak gerilim eşleşmesini kolaylaştırma ve aşırı akım akışını sınırlayarak bataryaların aşırı şarj olmasını önleyerek şarj koruması sağlamıştır. Ayrıca, PV panellerinin soğutulması için paralel fanlar kullanılarak sistem verimliliği daha da arttırılmıştır. Önerilen stratejinin etkinliği, kurşun-asit bataryalarla donatılmış 1,62 kW'lik deneysel bir PV sistemi üzerinde değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, geleneksel yöntemlere kıyasla enerji transfer verimliliğinde önemli bir iyileşme olduğunu göstermiştir. Bu araştırma, yenilenebilir enerji alanına önemli bir katkı sunmuştur. Önerilen gerilim eşleşme stratejisi, bağlantısız ve şebekeye bağlı PV sistemlerinde batarya depolama ile enerji sürdürülebilirliğini teşvik etmek için önemli bir potansiyele sahiptir. Gelecek araştırma yöntemleri, PV sistemlerinin batarya depolamasını güç şebekesine sorunsuz bir şekilde entegre etmek için stratejiyi uyarlarken, şebeke gerilimi düzenlemesi ve zamanla değişen elektrik fiyatları gibi faktörleri göz önünde bulundurmaktadır. Bu araştırmanın sonuçları, yenilenebilir enerji uygulamalarının gelişimi ve enerji verimliliği alanında daha fazla araştırmanın önemini vurgulamıştır.
Özet (Çeviri)
Photovoltaic (PV) systems, when integrated with battery energy storage, play an important role in sustainable energy solutions, but optimization of energy transfer efficiency is an area that has not yet been investigated in detail in the existing literature. This work presented a key for the gap by introducing a new PV power flow approach rooted in elementary principles, spotlighting on the theory of source-load voltage matching. The technique was based on aligning the voltage range of the system batteries with the fluctuations in the Maximum Power Point (MPP) voltage of the PV array under unstable environmental factors. The approach adopted three key aspects to get the optimum voltage matching: 1) Careful determination of the DC load voltage that ensured compatibility with the battery voltage range (DC load voltage specification), 2) selection and configuration of batteries which were crucial for achieving the desired voltage profile (battery configuration), and 3) PV array's design and parameters were chosen to optimize voltage output at the MPP (compatible PV parameters). The association between the battery bank and PV array incorporated with high-current blocking diodes and current limiters. These components provided two vital purposes including voltage matching by making possible the alignment of voltage between the battery bank and PV array, and overcharge protection by blocking battery overcharging with limited excessive current surge. Additionally, parallel fans were exploited for cooling PV panels, further improving system's efficiency. The proposed strategy's effectiveness was evaluated with an experimental setup having 1.62 kW PV system including lead-acid batteries. The practical results confirmed a significant growth in energy transfer efficiency compared to the conventional methods. This research offered a valuable contribution to the field of renewable energy. The proposed voltage matching strategy has significant potential to promote energy sustainability with battery storage in off-grid and grid-connected PV systems. Future research methods consider factors such as grid voltage regulation and time-varying electricity prices when adapting the strategy to seamlessly integrate battery storage of PV systems into the power grid. The results of this research highlighted the importance of further research in the field of energy efficiency and the development of renewable energy applications.
Benzer Tezler
- Elektrik piyasalarında talep yönetimi
Demand management in electricity markets
MUSTAFA CANBERK CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ÇAĞLAR
- Development of control strategies in smart microgrids
Akıllı mikro-şebekelerde kontrol stratejilerinin geliştirilmesi
YELİZ YOLDAŞ
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÖNEN
- Kisa dönem enerji üretiminde maliyet ve emisyon optimizasyonu
Cost and emission optimization in short term power generation scheduling
BÜŞRA EROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. İLHAN OR
- Enhancing photovoltaic system performance through NARX-LSTM forecasting and neuro-controller based MPPT techniques
NARX-LSTM tahmın ve nöro-denetleyici temelli MPPT teknikleri vasıtasıyla fotovoltaık sistem performansının artırılması
OUBAH ISMAN OKIEH
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAHİN SERHAT ŞEKER
- Çimento endüstrisinde enerji ekonomizasyonu
Başlık çevirisi yok
T.HİKMET KARAKOÇ
Doktora
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TOLGA YARMAN