Şebekeye bağlı ada modu çalışabilen tek şaftlı kombine çevrim santralinde yusufçuk algoritması ile yük frekans kontrolünün iyileştirilmesi
Improvement of load frequency control in a single shaft combined cycle power plant that can operate in island mode connected to the grid with dragonfly algorithm
- Tez No: 960683
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ÖZTÜRK, DR. ÖĞR. ÜYESİ BEYTULLAH BOZALİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ağır Hizmet Gaz Türbini, Yük Frekans Kontrolü, Performans İndeksleri, Sezgisel Algoritmalar, Yusufçuk Algoritması, Heavy Duty Gas Turbine, Load Frequency Control, Performance Indexes, Heuristic Algorithms, Dragonfly Algorithm
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Düzce Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Elektrik enerjine olan talebin artması ile elektrik enerjisinin güvenli, kaliteli ve sürdürülebilir şekilde üretilmesi ve iletilmesi zorunlu bir hal almıştır. Elektrik sistemlerinin güvenilirliği, üretim-tüketim dengesinin korunmasına bağlıdır. Bu dengeyi sağlamak amacıyla, frekansın belirli sınırlar içinde tutulması kritik öneme sahiptir ve bu sürece Yük Frekans Kontrolü (YFK) adı verilir. Özellikle Gaz Türbini (GT) içeren elektrik santrallerinin şebekeye entegrasyonu ile birlikte, YFK daha karmaşık ve dinamik bir yapı kazanmıştır. GT içeren elektrik santrallerinin kolay kurulumları, hızlı devreye alma ve durdurma özellikleri ile ekonomik ve verimli enerji üretimi sağlamaları nedeniyle yaygın olarak tercih edilmektedir. Ada modunda da çalıştırılabilen kombine gaz çevrim santrallerinde, yük değişimlerine karşı frekans değerindeki sapmaları önlemek amacıyla hız ve sıcaklık değerleri, Oransal-İntegral-Türevsel (PID) denetleyici kullanılarak kontrol edilmektedir. Bu çalışmada, tek şaftlı Ağır Hizmet Gaz Türbini (AHGT) içeren Rowen GT modeli, bir gaz çevrim santralinin (YFK) için basitleştirilmiş bir matematiksel modeli kullanılmıştır. Bu kontrol yöntemlerinin analizinde Genetik Algoritma (GA), Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ve Benzetilmiş Tavlama Algoritması (BTA) gibi sezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Ayrıca, aynı analizler bu çalışmada ilk kez önerilen Yusufçuk Algoritması (SA) kullanılarak da gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, frekans değişimlerini ifade eden hata büyüklüklerinin değerlendirilmesi amacıyla Hata Karelerinin Toplamı (ISE), Mutlak Hatanın Toplamı (IAE), Zaman Ağırlıklı Hata Karelerinin Toplamı (ITSE) ve Zaman Ağırlıklı Mutlak Hatanın Toplamı (ITAE) gibi performans indeksleri karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, sistemin geçici rejim davranışlarını yansıtan maksimum aşım, yükselme süresi, tepe süresi ve yerleşme süresi gibi dinamik parametreler dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, önerilen PID denetleyicinin YA algoritmasıyla ayarlanması, sistem frekansının aşım ve yerleşme süresi açısından diğer yaygın algoritmalara kıyasla daha iyi çözümler sunduğu belirlenmiştir. Böylece YA algoritmasıyla frekans salınımlarını daha kısa sürede etkin bir şekilde sönümleyerek, gaz çevrim santrallerinde frekans kontrolü için güvenilir bir alternatif bir yöntem olarak bu çalışma ile önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
With the increasing demand for electrical energy, it has become imperative to generate and transmit electrical energy in a safe, high quality and sustainable manner. The reliability of electricity systems depends on maintaining the balance between generation and consumption. In order to provide this balance, keeping the frequency within certain limits is of critical importance and this process is called Load Frequency Control (LFC). Especially with the integration of power plants containing Gas Turbines (GT) into the grid, LFC has gained a more complex and dynamic structure. Power plants containing GT are widely preferred due to their ease of installation, fast start-up and shutdown features and their economical and efficient energy generation. In combined gas cycle power plants, which can also be operated in island mode, the speed and temperature values are controlled using a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller to prevent deviations in the frequency value against load variations. In this study, a simplified mathematical model is used for the LFC of a Rowen GT model gas cycle plant containing a single-shaft Heavy Duty Gas Turbine (HDGT). Heuristic algorithms such as Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO) and Simulated Annealing Algorithm (SA) were used in the analysis of these control methods. In addition, the same analyses were also performed using the Dragonfly Algorithm (DA), which is proposed for the first time in this study. In the study, performance indexes such as Integral of Squared Error (ISE), Integral of Absolute Error (IAE), Integral of Time-weighted Squared Error (ITSE) and Integral of Time-weighted Absolute Error (ITAE) were analyzed comparatively in order to evaluate the error magnitudes expressing the frequency changes. The obtained results were evaluated by considering dynamic parameters such as maximum overshoot, rise time, peak time and settling time, which reflect the transient regime behavior of the system. According to the analysis results, it was determined that the adjustment of the proposed PID controller with the DA algorithm provided better solutions in terms of overshoot and settling time of the system frequency compared to other common algorithms. Thus, by effectively damping frequency oscillations in a shorter time with the DA algorithm, it is suggested as a reliable alternative method for frequency control in gas cycle power plants with this study.
Benzer Tezler
- Improve control strategy for power sharing in islanded microgrid
Ada mikro şebekede güç paylaşımı için kontrol stratejisinin geliştirilmesi
AIMEN M. ALSHIREEDAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZIYODULLA YUSUPOV
- Hibrit AC-DC mikro şebekeler için kontrolör tasarımı
Controller design for a hybrid AC-DC microgrid
NELSON LUIS MANUEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAT İNANÇ
- Enerji hattı iletişimiyle akıllı şebekeler için uzaktan izleme sistemi tasarımı
The remote monitoring system design with power line communication for smart grids
HİLAL İRGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSAN KABALCI
DOÇ. DR. YASİN KABALCI
- Mikroşebeke yapısına uygun üç fazlı inverterin simülasyon modelinin geliştirilmesi ve analizi
Development and analysis of simulation model of a three phase inverter for microgrid structure
FEVZEDDİN ÜLKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BAYSAL
- Design of a centralized microgrid controller in compliance with IEEE 2030.7 standard
IEEE 2030.7 standardına uygun bir merkezi mikro şebeke denetleyici tasarımı
SOHEIL POURALTAFI-KHELJAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT GÖL