Analysis, design and optimization of grid-tied photovoltaic energy system
Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji sisteminin analizi, tasarımı ve optimizasyonu
- Tez No: 993224
- Danışmanlar: PROF. DR. ISSA BATARSEH
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Central Florıda
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, bir fotovoltaik (PV) enerji sistemi için üç önemli bilimsel katkı sunulmaktadır. İlk olarak, PV panelinin arkasına üç portlu şebeke oluşturan (GFM) bir mikro invertör ve bir lityum iyon pil paketi entegre edilmiştir. Sonuç olarak, bu sistem AC voltaj üreten bir AC-PV enerji sistemi modülüdür. Bu AC-PV modülünde stokastik analiz teknikleri ve pil test sonuçları kullanılarak, sistemin teknoekonomik analizi, pil kapasitesi optimizasyonu, PV panel boyutu optimizasyonu, pillerin elektriksel ve termal modelleri, pil ısı üretim modeli, pil yönetim sistemi ve termal yönetim sistemi incelenmiştir. İkinci olarak Florida Güneş Enerjisi Merkezi' nde (FSEC) üç fazlı 540 KVA çift yönlü invertör ve 1,86 MWh lityum iyon batarya enerji depolama sistemi (BESS) entegre edilmiştir. Bu sistem için, bu merkezde bulunan binanın enerji tüketimi, azaltılmış enerji tüketimi, pil testi, yük kaydırma ve tepe noktasının tıraşlanması sonuçları elde edilerek bir örnek çalışma yapılmıştır; ayrica, Toplam Harmonik Bozulma (THD) değerleri de paylaşılmıştır. Sekiz güç yönetimi senaryosu arasından, PV panelleri içeren senaryolar simülasyon yoluyla karşılanmaktadır. Ancak PV panel içermeyen senaryolar, gerçek ortam ölçümlerine göre analiz edilip sunulmaktadır. Üçüncü bilimsel katkı, şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız senaryolar için modife edilmiş droop kontrol yöntemi tasarlanmıştır. Simülasyon sonuçları üç senaryoya bağli olarak elde edilmiştir. Bu senaryolardan ilki, GFM invertörlerin eşit güç değerlerine sahip olması durumunda, gerilim ve frekans regülasyon kontrol algoritması tartışılmıştır. Daha sonra, GFM invertörlerin farkli güç değerlerine sahip olması durumunda, yük paylaşım kontrol algoritması tartışılmıştır. Son senaryo ise şebeke bağlantısını içermektedir. Sisteme yükler eklenip ve çıkarılırak, frekans ve gerilim kararlılığının sürekli çalışma aralığında olması sağlanmıştır. Birleştirme reaktansının güç paylaşımı üzerindeki etkisi araştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this dissertation, three major contributions are presented in a photovoltaic (PV) energy system. Firstly, a three-port grid-forming (GFM) microinverter and a lithium-ion battery pack are integrated at the back of PV panel. As a result, they form an AC-PV energy system module that produces an AC output voltage. The technoeconomic analysis, battery capacity optimization, PV panel size optimization, electrical and thermal model of batteries, battery heat generation model, battery management system and thermal management system are discussed in the AC-PV module by using stochastic analysis and battery test results. Secondly, a three-phase 540 KVA bidirectional inverter and a 1.86 MWh lithium-ion battery energy storage system (BESS) were integrated at the Florida Solar Energy Center (FSEC). A case study is performed for this system by acquiring the energy consumption of the building, the reduced energy consumption, the battery testing, the load shifting, and the peak shaving. The total harmonic distortion (THD) values are also provided. Among eight power management scenarios, the scenarios that include PV panels are satisfied via simulation. However, the scenarios that do not include PV panels are analyzed and presented based on the real-world setting measurements. Thirdly, a modified droop control method is designed for grid-tied and off-grid scenarios. The simulation results are obtained based on three scenarios. The first one is that the voltage and frequency regulation control algorithm is discussed when GFM inverters have the equal power ratings. Then, the load sharing control algorithm is determined based on different GFM inverters' power ratings. The last scenario includes Grid connection. Loads are added and removed from the system to ensure that the frequency and voltage stability is the range of continuous operation. The coupling reactance effect on power sharing is investigated.
Benzer Tezler
- Size optimization of solar and wind hybrid systems
Güneş ve rüzgar hibrit sistemleri boyut optimizasyonu
KHURRAM YOUSAF
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
EnerjiBahçeşehir ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BARIŞ ÖZERDEM
- Design and analysis of an optimal day-ahead energy management system based on PV generation and BESS under distribution grid constraints
Dağıtım şebekesi kısıtları altında PV üretimi ve BESS'e dayalı optimal bir gün öncesi enerji yönetim sisteminin tasarımı ve analizi
SEZAİ POLAT
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HACER ŞEKERCİ
- Finite element analysis, optimum design and cost-effective manufacturing of advanced composite grid-stiffened structures for aircraft fuselage applications
Grid takviyeli ileri kompozit yapıların uçak gövdesi için sonlu elemanlar analizi, optimum tasarımı ve uygun maliyetli üretimi
ONUR COŞKUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Dengesiz yükler altında şebekeye bağlı hibrit enerji sisteminin tasarımı, optimizasyonu ve analizi
Design, optimization and analysis of grid connected hybrid energy system under unbalanced loads
MEHMET SELİM AYGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA İNCİ
- Parametric analysis and suspension design optimization of horizontal axis washing machines
Başlık çevirisi yok
Y. BURAK KIRAY
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN S. TÜRKAY