Mikro Şebeke Enerji Yönetimi Stratejisi

5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
Enerji Depolama Dergisi
Cilt 52, Bölüm A ,1 Ağustos 2022, 104814
Araştırma Makaleleri
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanılarak mikro şebeke
için gelişmiş enerji yönetim stratejisi
Zia Ullah bir
,Şoarong Wang ve,Guoan Wu b,Mengmeng Xiao c,Jinmu Lai d,Mohamed R. Elkadeem ve
Daha fazlasını göster
Anahat
Paylaşmak
Alıntı yap
https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104814
Haklar ve içerik edinin
Tam metin erişimi
Önemli Noktalar
• Bu makale, yenilenebilir kaynakları, depolama, yedek elektrik şebekelerini
ve AC/DC yüklerini kapsayan hibrit mikro şebeke için gelişmiş bir enerji
yönetim stratejisi (EMS) önermektedir.
• Hibrit mikro şebeke için gelişmiş bir EMS model tasarımı Matlab
Simulink'te uygulanmıştır.
• Hibrit mikro şebeke enerji yönetimi ve veri analizi için Python
platformunda gerçek zamanlı izleme arayüzü uygulandı.
• Pil çalışmasının optimum şekilde kontrol edilebilmesi için verimlilik
kontrolörü uygulanmıştır.
• Önerilen model, çeşitli meteorolojik koşullar ve yük değişimleri sırasında
dengeli bir güç kaynağı, kararlı voltaj profili ve frekans sağlamaktadır.
Soyut
Son zamanlarda, yenilenebilir enerji kaynaklarının mikro şebekelere entegrasyonu, cazip fiyatları, güvenilirlikleri vb.
nedeniyle önemli bir artış gördü. Ancak, tekno-ekonomik faydaların yanı sıra, yenilenebilir enerji kaynakları kesintilidir
ve yenilenebilir kaynakların mikro şebekeye yüksek nüfuz etmesi, tasarım ve işletme zorlukları yaratır. Gerçekten de,
tüm mikro şebeke boyunca güç akışlarını yönetmek için verimli bir enerji yönetim stratejisi (EMS) gereklidir. Bu makale,
hibrit mikro şebekenin etkili çalışması ve veri analizi için gerçek zamanlı bir izleme arayüzüne sahip gelişmiş bir EMS
tasarımını tanıtmaktadır. Önerilen gelişmiş EMS modeli, gerçek zamanlı bir izleme arayüzü kullanır ve dengeli güç
kaynağı ve sabit frekanslı voltaj profili açısından optimum çalışma ve kontrol sağlar. Güneş ve rüzgar enerjisi kaynakları,
Li-ion pil depolama sistemi, yedek elektrik şebekeleri ve AC/DC yükleri gibi hibrit kaynakları içeren mikro şebekeyi, bir
mikro şebeke enerji yönetimi ve kararlılığının işlevsel kısıtlamalarını göz önünde bulundurarak tasarladık. Ek olarak, pil
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
1/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
enerjisi depolaması, bir verimlilik denetleyicisi kullanılarak pil şarj ve deşarjının performans kontrolü yoluyla etkili bir
şekilde yönetilir. Önerilen sistem kontrolü, mevcut yenilenebilir kaynaklar ve pil Şarj Durumu (SOC) aracılığıyla yüklerin
optimum güç tedarikine dayanmaktadır. Mikro şebeke ölçüm verileri, Python platformu ve veri analizi için geliştirilen bir
grafiksel kullanıcı arayüzü (GUI) yazılımı aracılığıyla iletilir. Matlab Simulink ve Python platformları kullanılarak yapılan
simülasyon sonuçları, geliştirilen hibrit mikro şebekenin kararlı ve güvenilir çalışması için önerilen EMS ve izleme
arayüzünün önemini ve etkinliğini göstermektedir.
önceki
bir sonraki
Anahtar kelimeler
Mikro şebeke; Enerji yönetimi; Yenilenebilir enerji; Mikro şebeke izleme
1. Giriş
Petrol, petrol ürünleri ve karbon gibi geleneksel kaynakların kıtlığı, enerjiye olan üstel talepten kaynaklanmaktadır.
Ayrıca, geleneksel kaynakların yoğun kullanımı sera etkisi gazlarının artmasına neden olmaktadır. Öte yandan,
geleneksel güç sistemlerinin mikro şebeke sistemlerine yakın zamanda geçişi , geleneksel sistemlere kıyasla teknik,
çevresel ve ekonomik faydaları nedeniyle belirgindir [1] , [2] . Teknolojik gelişmeler bağlamında, mikro şebekeler
(MG'ler) ve gelişmiş enerji yönetim sistemleri, günümüz güç krizi için kalıcı çözümlerdir ve iklim bozulması, yenilenebilir
enerji kaynaklarına (RES'ler) olan bağımlılığın değişmesinden kaynaklanmaktadır. Şu anda, yenilenebilir kaynaklar,
uygun fiyatlı, temiz ve sürdürülebilir enerji hizmetleri sağlamayı amaçlayan Birleşmiş Milletler (
https://unric.org/en/sdg-7
) tarafından ortaya atılan yedinci sürdürülebilir kalkınma hedefine (SDG7) ulaşma
geçişinde önemli bir rol oynamaktadır. Mikro şebekeler, gerçek zamanlı bir enerji yönetim sistemi tarafından yönetilen
güç üretim kaynakları (yenilenebilir enerji ve geleneksel kaynaklar), enerji depolama ve yük merkezlerinin kümesi
olarak tanımlanmaktadır . Mikro şebeke, enerji sistemlerinin fotovoltaik (PV), rüzgar, biyokütle ve depolama sistemleri
gibi küçük ölçekli ve büyük ölçekli temiz enerji kaynaklarını içermesi gerektiği için umut verici çözümler sunmaktadır [3]
.
Ayrıca, hibrit enerji sistemleri genellikle konutlar, kırsal bölgelerdeki çiftlikler ve birincil şebekeye veya ada moduna
bağlı bağımsız sistemler dahil olmak üzere çeşitli uygulamalara güç sağlamak için uygulanır [4] . MG, düzenlenmiş
tüketiciler, dağıtılmış enerji kaynakları (DER'ler) ve pil enerji sistemleri gibi güç sistemi öğelerini içeren düşük veya orta
enerji sistemi olarak tanımlanabilir [5] . Güç yüklerini ve enerji dengesi için enerji depolamasını sağlamak üzere
yenilenebilir kaynakları entegre ederek ana şebeke moduna veya ada moduna bağlı olarak çalışabilir . Bu entegrasyon
mikro şebekeyi geleneksel güç sistemlerinden ayırırken, güç yönetimi ve kontrolünde önemli zorluklar da ortaya çıkarır
[6] , [7] . Son zamanlarda, mikro şebekenin tasarım ve operasyonel zorluklarının üstesinden gelmek için literatürde
çeşitli teknikler uygulanmıştır; örneğin, depolama sistemi mikro şebekenin kararlılığını iyileştirir ve PV ve rüzgar çıkış
gücünün kesintililiğini telafi etmek için kullanılır [8] [9] .
Mikro şebeke, güç kaynağı benimseme ve kullanım türüne bağlı olarak doğru akım (DC), alternatif akım (AC) ve hibrit
mikro şebekeler gibi kategorilere ayrılabilir [10] . Yenilenebilir güç kaynakları buna bağlı olarak kesintili olduğundan,
güneş ve rüzgar türbinleri gibi yenilenebilir kaynaklardan gelen güç tahmini karmaşıktır. Bu nedenle, mikro şebekenin
güç arz-talep dengesinin istikrar ve frekans düzenlemesi için gerekli olmasının ana nedeni budur. Birincil kaynaklara
bağlı olarak, entegre yenilenebilir üretim kaynaklarının çıktısı, meteorolojik koşullardaki kesintiler nedeniyle büyük
ölçüde değişebilir [11] . Ayrıca, bir ada işletme modu sırasında, yük taleplerini karşılamak için yalnızca sınırlı bir kaynağın
mevcut olması nedeniyle mikro şebekedeki güç dengeleme sorununun arttığına dikkat edilmelidir. Bu nedenle, mikro
şebekedeki verimli yönetim ve kontrol işlemleri bir Enerji Yönetim Sistemi (EMS) tarafından yönetilir. Gelişmiş EMS'nin
güç dengeleme, voltaj ve frekans düzenleme endişeleriyle etkili bir şekilde başa çıkabileceğini belirtmekte fayda var [12] .
Mikro şebeke kavramı, mikro şebeke izleme ve optimum enerji yönetimi için DG'ler, enerji depolama sistemleri
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
2/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
(ESS'ler), yükler, elektrikli araçlar ve akıllı sayaçlar ve anahtarlar gibi akıllı cihazların birleşik entegrasyonunu ortaya
koymaktadır (bkz . Şekil 1 ).
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (483KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 1. Tipik bir DC mikro şebeke mimarisi [7] .
MG kontrolünün verimli ve kararlı bir şekilde çalışması için pratik gereksinimler aşağıdaki gibi formüle edilebilir ve
açıklanabilir [13] :
• Gerilim ve frekans kontrolü.
• Aktif ve reaktif güç (PQ) dengesi ve DER'ler arası doğru haberleşme.
• Mikro şebekenin ana şebeke ile yeniden senkronizasyonu .
• Mikro şebeke hizmet maliyetinin optimize edilmesi.
• MG ile elektrik şebekesi arasındaki güç akış kontrolü.
Ayrıca, mikro şebeke sistemi, [14] referansında belirtilen çalışma modlarına göre üç sınıfa ayrılabilir : Şekil 2'de
gösterildiği gibi AC mikro şebeke, DC mikro şebeke ve hibrit AC-DC mikro şebeke .
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (37KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 2. Mikro şebekelerin sınıflandırılması .
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
3/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
Çalışma modu ile ilgili olarak, MG'ler birincil güç şebekesiyle paralel olarak, ada modu (kendi kendine yeterli elektrik) ve
birbirine bağlı mod olarak çalışır. Ek olarak, hibrit mikro şebeke etrafında üç temel yapılandırma dikkate alındı: seri (
Şekil 3 -a) ve paralel ( Şekil 3 -b) [15] .
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (213KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 3. Hibrit AC/DC mikro şebeke sistemi yapılandırmaları: (a) seri ve (b) paralel.
Giderek artan sayıda teorik ve deneysel çalışma, mikro şebeke kontrolü ve izlemesi de dahil olmak üzere mikro şebeke
enerji yönetimi gelişmelerinin faydalarını göstermiştir. Bir örnek olarak, [16] referansında, bir mikro şebeke sistemindeki
güç akışını yönetmek için güvenilir bir iletişim protokolü ve nesnelerin interneti (IoT) teknolojileri önerilmiştir. [17]
referansında , mikro şebeke için bir hesaplamalı zeka çözümüne dayalı EMS önerilmiştir. Araştırma makalesinde [18]
analiz edilen tüm veri kümesi boyunca veya gerçek zamanlı olarak MG enerji akışlarını incelemek için yeni bir grafik
aracına dayalı olarak , akıllı binada tüketilen enerjinin maliyetini azaltmak için çeşitli enerji tasarrufu tekniklerini
birleştiren çoklu ajan sistemi kullanılmıştır . Ayrıca, iki enerji tasarrufu teşvik ve öğretim stratejisi ve çok sayıda öğrenci
katılım davranışı benimsenmiştir. Palizban O ve Kauhaniemi K [19] , hem ada hem de birbirine bağlı çalışma modları,
voltaj ve frekans profilleri de dahil olmak üzere bir MG kontrol çerçevesinin çok sayıda temel işlevini tanıttılar. Ek
olarak, ana şebeke ile senkronizasyon , MG'nin tüm bileşenleri arasında optimum enerji yönetimi ve MG'nin işletme
maliyetlerinin azaltılması da dikkate alındı. [20] referansında , Samanta ve diğerleri, son birkaç yılda geliştirilen birkaç
MG kontrol ve izleme araştırma uygulaması ve projesini sundular. Kontrol ve izleme uygulamaları, IoT tabanlı akıllı
iletişim arayüzü tasarımı ve Güneş PV , Biyogaz ve Vanadyum Redoks Akış Pili (VRFB) depolama entegreli şebeke
etkileşimli hibrit mikro şebeke için optimum enerji yönetim sisteminin dikkate alınmasını içerebilirken.
Bir mikro şebeke sistemi kurmada EMS için bir diğer alternatif ise Denetleyici Kontrol ve Veri Toplama (SCADA)
sistemidir. Bir SCADA sistemi iki ana bileşenden oluşur: Veri toplama, iletişim, komuta ve kontrol için bir donanım
sistemi ve veri toplama, işleme, görselleştirme, optimizasyon ve rehberlik için bir yazılım sistemi ( Şekil 4 ) [21] . Ek
olarak, Döngüde Güç Donanımı (PHIL) [22] sistemi, gerçek zamanlı bir mikro şebeke sistemi kontrolü uygulamak için
SCADA'da kullanılır . Daha genel olarak, mikro şebeke sistemi enerji depolama ve kararlılık için bir pil sistemi ve
izlenmesi ve denetimi için birçok güç elektroniği öğesiyle RE kaynaklarına dayanmaktadır. Ancak, çift yönlü invertörler
gibi güç elektroniği cihazlarının mikro şebekelere entegrasyonu iki önemli endişeyi gündeme getirir: anahtarlama
devrelerinin sayısı arttıkça sistem karmaşıklığı ve kontrol için yüksek frekanslı PWM sinyallerine olan ihtiyaç [23] . Öte
yandan, mikro şebekelerin izlenmesi ve iletişiminde en önemli alanlardan biri, bileşenler arasındaki birlikte
çalışabilirliktir; bu, mikro şebekelerin bileşenler ve önceden belirlenmiş taraflar arasında herhangi bir önemli teknik,
maliyet ve zaman kısıtlaması olmaksızın iletişim kurabilme yeteneği anlamına gelir [24] .
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
4/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (1MB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 4. Mikro şebeke kontrolü ve izleme için gerçek zamanlı SCADA platformu [21] .
MG kontrol ve izleme sistemi, üretim/tüketim verileri ve pil depolama Şarj Durumu (SoC) gibi temel yerel ölçümlere
dayanmaktadır. MG kontrol sistemi tipik olarak mikro şebeke denetim denetleyicisindeki (MGSC) (ayrıca mikro şebeke
merkezi denetleyicisi olarak da adlandırılır) daha üst düzey denetleyicilerin komutlarına uyar [25] . İletişim açısından,
güç dönüştürücülerinin derhal ve pratik bir şekilde yanıt vermesi gerekir. Bunun nedeni, frekans ve voltaj kontrolü, güç
akışı paylaşımı ve gerçek zamanlı izleme gibi işlevlerin tipik olarak birkaç milisaniyede yürütülmesidir [26] .
MG bileşenlerine , iletişime, akıllı cihazlara ve merkez kontrolüne bağlı olarak iki tip kontrol sistemi tasarlanabilir
(merkezi ve merkezi olmayan); rolü, mikro şebeke sisteminde optimum ve doğru güç paylaşımını sağlamak, voltajı ve
frekansı düzenlemek ve gerçek zamanlı izleme sağlamaktır [27] .
Merkezi kontrol [28] , tüm veri ölçümlerinin güç şebekesinden merkezi bir kontrolöre veya ikinci kontrole (SC)
iletilmesine dayanır ve bu, mikro şebekedeki tüm varlıkları dengelemek için tüm sistem için kontrol eylemlerini belirler.
Genel olarak, mikro şebeke elemanı veri toplamak ve CC ile iletişim kurmak için yerel bir kontrolör (LC) kullanır ( Şekil 5
. (a)). Ayrıca, optik fiber gibi son bilgi işlem teknolojileri ve iletişim protokollerini kullanarak SC, verileri izleyebilir, analiz
edebilir ve gerçek zamanlı kararlar alabilir [29] . Bu aşamada, MG bileşenleri (yükler ve kaynaklar) ile LC arasındaki çift
yönlü iletişim, güvenilir ve kararlı çalışma için kritik öneme sahiptir, çünkü MG-LC iletişim kanalı gücündeki bir arıza
veya hata, verimli güç hizmetini bozar ve MG'de bir elektrik kesintisine neden olur. Bu nedenle, bu teknik en fazla
kontrolü sağlayabilir, ancak gerçek zamanlı iletişim gerektirir.
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
5/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (749KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 5. Genel mikro şebeke kontrol mimarisi (a) merkezi ve (b) merkezi olmayan [28] .
Dağıtık Kontrolde , Şekil 5 (b)' de gösterildiği gibi , herhangi bir LC, Merkezi kontrolde [30] , [31] olduğu gibi merkezi
bir denetleyiciye güvenmek yerine, herhangi bir DER'de ayrı olarak çalışır . En iyi değerlendirilen her çözüm, eşler arası
iletişim yoluyla MG'nin LC'si arasındaki yerel veri ve bilgi alışverişine dayanarak yerel olarak tanımlanır. Bu teknikte,
MG durum değişkenlerinin tam verileri, ortalama yenilikçi yaklaşıma dayanarak oluşturulur. Bu nedenle, dağıtık kontrol
yöntemleri az sayıda yerel etken içerir ve kontrol seçenekleri yalnızca yerel ölçümlere dayanarak yapılır.
Buna göre, önemli bant genişliğine sahip yüksek performanslı bir işleme ve iletişim altyapısı gerektirmez. Ayrıca, MG
EMS'nin kritik analizinde ve kontrolünde doğrusal ve doğrusal olmayan programlama metodolojileri kullanılır. Ayrıca,
MG EMS'lerle ilgili çalışmaların çoğunun temel olarak enerji üretimlerini ve ana şebekeyle güç ticaretini optimize
etmekle ilgilendiğini belirtmekte fayda var. Yine de, aşağıdaki endişelerin ve sınırlamaların hala ele alınması gerektiği
unutulmamalıdır.
• Pil daha derine deşarj olur ve bu da hızlı bir dejenerasyona neden olur.
• Uygun RE kaynakları (örneğin güneş ışınımı ve rüzgar hızı) kesinti yönetimi için hiçbir geleneksel
jeneratör araştırılmamaktadır .
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
6/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
• Pillerin kullanımı önerilmemektedir. Ancak, öngörülemeyen ve dalgalanan RE kaynaklarına yönelik
alternatif bir çözüm sunulmamıştır.
• İletim hatlarında tıkanıklık olduğunda veya şebeke kesintiye uğradığında, yükün her zaman üretimden
fazla olduğunu varsaymak önemli yük kayıplarına ve tüketicilerde öfkeye yol açar.
• Birçok makalede merkezi denetleyici kontrol şeması kullanılmıştır; ancak bu yaklaşım
önerilmemektedir.
• PI denetleyicisi, bazı makalelerde DER gücü ve referans DC bara voltajını giriş olarak kullanarak yük
üretim dengesizliğini hesaplamak için kullanılır. Bu teknik , optimum denetleyici için değildir .
Yukarıdaki tartışmaya ve vurgulanan araştırma boşluklarına göre, bu makale, Matlab/Simulink yazılımının yardımıyla
hibrit mikro şebekenin güç dengesi ve voltaj kontrolü için merkezi olmayan bir yaklaşıma dayalı gelişmiş bir enerji
yönetimi stratejisi önermektedir. Dahası, mikro şebekenin gerçek zamanlı izlenmesi ve veri analizi ve görselleştirilmesi
için bir python platformu oluşturulmuştur.
Bu makalenin geri kalanı şu şekilde düzenlenmiştir. Bölüm 2'de mikro şebeke modellemesi açıklanmıştır. Önerilen
gelişmiş enerji yönetim sistemi ve gerçek zamanlı arayüz bölüm 3'te sunulmuştur. Simülasyon sonuçları ve tartışmalar
Bölüm 4'te gösterilmiştir . Son olarak, bu çalışma Bölüm 5'te tamamlanmıştır .
2. Mikro şebeke modellemesi
Önerilen mikro şebeke , fotovoltaik, rüzgar türbini ve yedek sistem güç dönüştürücüsü ve elektrik yükleri olarak bir
elektrik şebekesi ile bir pil enerji depolama sistemi de dahil olmak üzere hibrit enerji sistemi teknolojilerini içerir. Şekil 6,
EMS ve gerçek zamanlı izleme arayüzünün gösterimi ile geliştirilen hibrit mikro şebekenin genel şematik gösterimini
gösterir.
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
7/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (374KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 6. Gerçek zamanlı enerji yönetimi ve izleme stratejisine sahip hibrit mikro şebeke.
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (222KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 7. Fotovoltaik model .
Bir sonraki alt bölümde, mikro şebeke bileşenlerinin detaylı modellemesini , enerji yönetimi için kullanılan her bir
kontrolörün açıklamasını ve gerçek zamanlı izleme arayüzünü sunacağız .
2.1 . Fotovoltaik model
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
8/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
PV modeli, bir fotovoltaik dizi, yükseltici invertör ve maksimum güç noktası izleme (MPPT) kontrol cihazının
entegrasyonunu içerir . Bir fotovoltaik hücre , güneş radyasyonunu kullanarak elektrik üretmeyi sağlayan bir elektrik
modülüdür. Hücre tek başına kullanılabilir veya bir fotovoltaik panel oluşturmak için diğer güneş hücreleriyle
birleştirilebilir. Birkaç PV hücre modeli mevcuttur ve karmaşıklık ve hassasiyet açısından farklılık gösterir. Bu çalışmada
kullanılan fotovoltaik hücre modeli için Simulink alt sistemleri , [32] referansında oluşturulan ve doğrulanan belirsiz PV
modeline dayanmaktadır . Aşağıdaki denklem, fotovoltaik panelin akımını temsil eder:
(1)
Burada I ph fotoakımı , I 0 PV yüzey sıcaklığına bağlı hücre doyma akımını, q = 1.6 ∗ 10 − 19 C elektrik yükünü , K b
Boltzmann sabitini , F hücreler için idealleştirme faktörünü, Tc hücrenin mutlak sıcaklığını, V d diyotun voltajını ve Rp
paralel direnci göstermektedir. Bu araştırmada, hesaplamayı kolaylaştırmak için uygun olduğu düşünülen 250 W
modülün referans elemanı olarak Matlab/Simulink'te (Sun Power SPR-250NX-BLK-D) dinamik PV modelini uyguladık.
Tablo 1 bu PV modelinin özelliklerini göstermektedir. Fotovoltaik dizilerin dönüşüm verimliliği sınırlıdır. Sonuç olarak,
maksimum güç noktalarını izlemek için bir teknik kritik öneme sahiptir. Şekil 7'de gösterildiği gibi , bu çalışmada MPPT
için P&O yöntemi kullanılmıştır. P&O tekniği sınıflandırılmış ve basittir; başlangıç ​koşulları nedeniyle ideal değer
etrafında küçük salınımlar sergilemeye oldukça bağımlıdır. Bu algoritmanın prensibi, akış şemasında gösterildiği gibi,
döngüsel oran α üzerinde etki ederken PV panel voltajında ​bir bozulma gerçekleştirmektir, Şekil 8 .
Tablo 1. İncelenen PV modelinin özellikleri.
Parametreler
Değerler
Maksimum güç
250 W
Maksimum güçteki voltaj
42,8 V
Maksimum güçte akım
5.84A
Açık devre voltajı
50,93V
Mevcut mahkeme devresi
6.2 Bir
PV hücre sayısı
72
Açık devre voltajının sıcaklık katsayısı
−0,29103%/Derece.C
Mevcut mahkeme devresinin sıcaklık katsayısı
0,013306%/C
Şönt direnci -
448.6949 Ω
Seri direnç
0,37759
Gerçekten de, bu kesintiden sonra, PV panelinin sağladığı güç t anında hesaplanır, ardından bir öncekiyle (t-1) anında
karşılaştırılır. Güç artırıldığında, maksimum güç noktası (MPP) yaklaşır ve bu da görev döngüsü değişiminin sabit
kaldığını gösterir. Öte yandan, güç azalırsa, MPP'den uzaklaşırız; bu nedenle görev döngüsü değişiminin yönünü tersine
çevirmeliyiz.
2.2 . Rüzgar türbini modeli
Yenilenebilir güç üretiminin bir diğer önemli kaynağı , elektrik gücünün gelecek vaat eden bir üretim kaynağı olarak
kullanılabilen rüzgar enerjisi sistemidir. Bir rüzgar türbini (WT), mekanik enerji üreten türbinleri döndürmek için
rüzgarın kinetik enerjisini kullanır. Daha sonra mekanik enerji jeneratörler tarafından elektrik enerjisine dönüştürülür.
Bu nedenle, rüzgar enerjisi rüzgar hızıyla doğrusal ilişkiye göre üretilir. Rüzgar jeneratörü , Şekil 9'da gösterildiği gibi bir
rüzgar türbini, kalıcı mıknatıslı senkron jeneratör (PMSG) adı verilen bir jeneratör ve bir MPPT ünitesi tarafından
kontrol edilen bir AC/DC dönüştürücüden oluşur .
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
9/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (122KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 8. MPPT algoritmasının akış şeması .
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (96KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 9. Rüzgar türbini sistemi .
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
10/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (137KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 10. Kontrol sistemli enerji depolama sistemi .
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (141KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 11. Önerilen enerji yönetim stratejisinin akış şeması.
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
11/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (100KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 12. Çift yönlü DC-DC dönüştürücü kontrol şeması.
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
12/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (438KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 13. Mikro şebeke EMS için gerçek zamanlı izleme arayüzü sonuçları.
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
13/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (81KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 14. Önerilen senaryonun güneş ışınımı profili.
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (52KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 15. Önerilen senaryonun rüzgar hızı profili.
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (188KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 16. PV güç üretim profili (W).
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
14/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (113KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 17. WT güç üretim profili (W).
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (81KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 18. Pilin şarj durumu SOC (%)
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (87KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
15/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
Şekil 19. Pilin güç profili (W).
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (65KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 20. DC bara güç profili (W).
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (137KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 21. AC bara güç profili (W).
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
16/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (77KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 22. DC bara voltaj profili (V).
İndir: Yüksek çözünürlüklü resmi indir (88KB)
İndir: Tam boyutlu resmi indir
Şekil 23. AC bara frekans profili (Hz).
PMSG doğrudan rüzgar türbinine bağlanır ve üretilen çıkış voltajı üç fazlı bir diyot köprüsü kullanılarak doğrultulur .
MPPT tekniği, rüzgar türbininin maksimum PowerPoint'ini takip etmek için bir DC-DC yükseltme kullanılarak uygulanır.
Rüzgar türbini sistemi için MPPT kontrolü aynı prensibe dayanır ve aynı algoritma fotovoltaik panel için kullanılır. Tablo
2, makalede kullanılan rüzgar türbini sisteminin parametresini gösterir.
Tablo 2. Rüzgar türbini parametreleri.
Parametreler
Değerler
Stator direnci
0,048 Ω
Armatür endüktansı
0.00016H
Bağlantı akışı
0,048 V.s
Eylemsizlik
0,000002
Kutup sayısı
3
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
17/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
2.3 . Enerji depolama sistemi
Enerji depolama sistemi, güneş ve rüzgar kaynaklarından gelen fazla güç üretimi sırasında mikro şebekedeki gücü
yedeklemek ve yüksek yük talebi veya güç kıtlığı durumunda gücü geri sağlamak için pilleri kullanır. Enerji depolama
sisteminin temel amacı, dengeli sistem çalışması açısından mikro şebeke güvenilirliğini sağlamaktır. Genel enerji
depolama sistemi, Şekil 10'da gösterildiği gibi, bir Li-ion pil, çift yönlü bir DC-DC dönüştürücü ve pilin şarj ve deşarjını
yönetmek ve mikro şebeke veri yolunda dengeyi korumak için bir kontrol cihazından oluşur . Ancak, entegre
yenilenebilir enerji kaynaklarının ve lityum-iyon pillerin belirsiz üretim profilleri, sistem tasarımını doğru bir şekilde
modellemek için zorluk oluşturmaktadır. Bu nedenle, bu makalede, Simulink'in SimPowerSystems'ını kullanarak dinamik
pil modelini kullandık.
Yukarıdaki model tasarımında, anahtarlar, diyotlar ve kapasitörlerin birleşimini kullanan çift yönlü DC/DC invertörü, pil
ile mikro şebeke arasında her iki yönde de güç aktarımına izin verir. Akım akışının yönünü tersine çevirirken her iki
uçtaki voltaj polaritesini değiştirmeme kapasiteleri nedeniyle, pil depolama sistemi ile mikro şebeke arasındaki çift yönlü
bağlantı için pil şarj-deşarjını düzenlemek amacıyla giderek daha fazla kullanılmaktadır.
2.4 . Çift yönlü DC/DC dönüştürücü
Bu makalede, temel bir eleman olarak hareket eden ve yarım köprü IGBT'li sürekli iletim IGBT topolojisine sahip çift
yönlü DC/DC dönüştürücü kullanılmıştır. Dönüştürücü, DC barasında aşırı enerji depolarken y ükseltm e m odunda v e düşürm e
m odunda çalışır. S 2 ve D 1 yükseltme modunda devreye girer ve akım DC Barasına akar. S 1 ve D 2 düşürme modunda
aktiftir ve güç pil depolama sistemine gönderilir. Simülasyonda kullanılan dönüştürücü parametreleri Tablo 3'te
gösterilmiştir .
Tablo 3. Çift yönlü dönüştürücü parametreleri.
Parametre
Değer
Dönüştürücü endüktansı
2,4 mH
Dönüştürücü kapasitansı
0,8uF
Yarı iletken tipi
IGBT
3. Önerilen gelişmiş enerji yönetimi stratejisi
Bu çalışmada önerilen gelişmiş enerji yönetimi stratejisi, Şekil 6'da gösterildiği gibi, çoklu güç üretim kaynakları, piller ve
yük bağlantıları gibi çeşitli bileşenleri içerir . Önerilen EMS modeli, veri analizi için gerçek zamanlı bir izleme arayüzü
kullanır ve aşağıdaki çeşitli nesneleri dikkate alarak enerji yönetimini optimize eder;
• PV sistemi, güneş PV sisteminin maksimum gücünü çıkarmak için MPPT bloğu ile kontrol edilen
DC/DC dönüştürücü aracılığıyla DC_Bus'a entegre edilir .
• Rüzgar türbininden maksimum gücü alabilmek için WT sistemi, birden fazla dönüştürücü ve MPPT
bloğu aracılığıyla DC_Bus'a bağlanır.
• Pil depolama sistemi PID kontrolörü kullanılarak mikro şebekeye bağlanıyor .
• AC/DC dönüştürücü üzerinden DC_Bus'a bağlanan elektrik şebekesi sadece acil durumlarda
(yenilenebilir enerjinin yeterli olmadığı durumlarda) ve akü şarj durumunun %20'nin altında olduğu
durumlarda kullanılacaktır.
Ayrıca, önerilen EMS'nin temel beklentisi, aralıklı güç üretimine bakılmaksızın yenilenebilir kaynaklardan üretilen gücün
kullanımını en üst düzeye çıkarmak ve denge BUS gücü açısından istikrarlı bir güç kaynağı sağlamaktır. Ayrıca DC
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
18/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
voltajını 230 V'ta sabit tutar ve mikro şebekenin AC barasında frekansı (50 Hz) korur. Ek olarak, önerilen EMS stratejisi,
aşırı şarj ve aşırı deşarja karşı pil koruması sağlar.
Önerilen EMS'nin araştırılan mikro şebekedeki her bir bileşene bir kontrol sinyali sağladığı ve her bir bileşenin
tasarımının merkezi olmayan denetleyici adı verilen bağımsız bir denetleyiciye sahip olduğu belirtilmelidir. Şekil 11, bu
makalede uygulanan enerji yönetim stratejisinin akış şemasını göstermektedir. Önerilen EMS'nin bir diğer önemli
özelliği, tüm meteorolojik koşullar (Güneş ışınımı ve rüzgar değişimi) sırasında yüklerin talep ettiği gücü sağlamaktır.
Ayrıca, farklarını hesaplayarak DC_BUS voltajını referans voltaj sınırında, yani 230 V değerinde tutun. Daha sonra pil
sistemi, çift yönlü DC-DC dönüştürücü boyunca şarj ve deşarj yaparak voltaj değerini gerekli değerin etrafında
tutmaktan sorumludur. Çift yönlü dönüştürücünün kontrolü için orantılı-integral-türev (PID) kullandık .
3.1 . Çift yönlü DC/DC kontrol cihazı
Kontrolör, mikro şebeke ile yükler arasında çift yönlü güç iletimi sağlayan EMS'nin temel unsurudur. Çift yönlü DC/DC
kontrolörü Şekil 12'de gösterilmiştir ; DC/DC'nin temel görevi, gerilim profilini 230 V'ta sabit tutmak ve yük üretimi ile
tüketimini dengelemektir. Simülasyon sırasında, çift yönlü DC/DC dönüştürücü gerilim girişi üzerinden çalışır ve buna
uygun olarak DC_BUS gerilim ölçümü ve ayarlanan referans gerilimiyle karşılaştırması kullanılarak hareket eder. Daha
sonra kontrolörün PI ünitesi, giriş ve referans gerilimleri arasındaki kaydedilen farka dayanarak her yönün görev
döngüsünü oluşturmaktan sorumludur.
Sistem dengesini ve enerji alışverişini etkili bir şekilde yönetmek için, çift yönlü DC/DC enerji alışverişlerini yönetmek
için üç modda çalışır (i) şarj modu, (ii) deşarj modu ve (iii) durdurma modu. Önerilen EMS algoritması, DC Bus'taki voltaj
ve pil şarj durumu ölçülen verilerine dayalı bir PWM sinyali kullanarak çift yönlü dönüştürücüyü kontrol etmek için
görev döngüsü değerini üretir.
3.2 . Mikro şebeke enerji yönetim sistemi için izleme arayüzü
Önerilen EMS, yapay zeka sistemine dayalı gelişmiş akıllı teknoloji kullanır. Platform, AC ve DC yükleri için güç tüketimi
ve güneş, rüzgar ve pil depolama sistemleri için güç üretimi gibi çeşitli bilgileri toplar. Ek olarak, enerji izleme arayüzü
operatörlerin/kullanıcıların yük enerji tüketimine her zaman her yerden erişip izlemesine olanak tanır ve dolayısıyla
enerji tasarrufunu kolaylaştırır.
Önerilen gerçek zamanlı izleme arayüzü Python yazılımına dayalı olarak geliştirildi; dünya çapında bir IP adresi
kullanarak erişim sağlamak için Python üzerinde bir sunucu oluşturuldu. Daha sonra mikro şebeke, güç üretimi ve
tüketiminin ölçüldüğü ve bir MS-Excel dosyası kullanılarak gerçek zamanlı olarak kaydedildiği Matlab/Simulink'te
uygulandı. Son olarak, kurulan Python arayüzü bu verileri MS-Excel'den gerçek zamanlı olarak yükler ve analiz ve
kararlılık için mikro şebekenin gerçek zamanlı veri görselleştirmesini sağlar.
Şekil 13, araştırılan hibrit mikro şebeke ve enerji yönetim sistemi çalışmasıyla ilgili çeşitli göstergelerin sonuç
görünürlüğünü göstermektedir , örneğin AC ve DC bara gücü, seviye frekansı, pil şarj durumu vb. Ayrıca, önerilen mikro
şebeke çalışması ve enerji yönetim sistemiyle ilgili her parametrenin grafiksel gösterimi izlenebilir. Bu nedenle, önerilen
arayüz tekniğini kullanarak, sistem operatörlerinin mikro şebeke çalışmasını ve enerji tüketimini her zaman her yerden
izleyebilecekleri belirtilmiştir. Ayrıca, önerilen izleme stratejisi enerji tasarrufu ve karar vermede yardımcıdır.
4. Simülasyon sonuçları ve tartışmalar
Gerçek zamanlı izleme arayüzü modeli kullanan önerilen gelişmiş EMS, hibrit güneş/rüzgar/pil mikro şebekesi için
değerlendirildi. Hibrit mikro şebekenin çalışması, bir dizi gerçek zamanlı hava durumu verisi (güneş ışınımı ve rüzgar
hızı) ve tipik bir elektrik yükleri profili dikkate alınarak optimize edildi. Mikro şebeke modeli, mikro şebekenin DC veri
yoluna bağlı her yenilenebilir üretim kaynağından maksimum gücü çıkarmak için bir yükseltme dönüştürücüsü kullanır.
Bu çalışmada, benimsenen PV model tipi, 50 panel seri ve 10 panel paralel olmak üzere maksimum 65 kW güç sağlayan
SunPower SPR 250 NX-BLK güneş hücreleridir. Kullanılan WT modeli, maksimum 10 kW çıkış gücüne sahip PMSG'ye
dayanmaktadır . Ayrıca, depolama sistemi 275 Ah kapasiteli ve 220 V nominal voltajlı bir Li-ion pil tipinden oluşmaktadır
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
19/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
. Buna ek olarak, önerilen hibrit mikro şebekede birden fazla yük dikkate alınmıştır; burada DC Baradaki yük talebi 5
kW'tır ve 230 V'luk standart bir voltajda çalıştırılacaktır. Öte yandan, mikro şebekenin AC barasındaki yük talebi,tt = 0,5
ilet arasında 55 kW230 çalışma referans voltajında ​kabul edilmiştir.
Önerilen model tasarımını değerlendirmek için, simülasyon, farklı meteorolojik koşullar ve yük talebi altında mikro
şebekenin sistem dengesi üzerindeki önerilen EMS'nin etkisini göstermek için 1–5 örnekleme süresiyle 1 saniye boyunca
çalışır. Şekil 14, Şekil 15'te gösterildiği gibi, simülasyonda güneş ışınımı ve rüzgar hızı değişimleri dikkate alınır .
Simülasyonun başlangıcında, Şekil 16 ve Şekil 17'de gösterildiği gibi , yenilenebilir kaynaklar (güneş ve rüzgar) tarafından
üretilen güç, AC ve DC yüklerinin talebinden daha azdır, yani 35 kW, burada fotovoltaik güç üretimi yaklaşık 0 kW'dır ve
rüzgar türbini 1 kW güç üretir. Böyle bir senaryoda, depolama sisteminden destekleyici güç gerekir; bu nedenle pil
sistemi deşarj durumu gibi davranır ve güç dengesini korumak ve pilin SOC değeri %20 < SOC < %80 olan sınır marjı
içinde olduğundan her iki yük için güç kaynağı sağlamak için mikro şebekeye güç sağlar.
Şekil 18 , Şekil 19'da görüldüğü gibi , şarj eğrisi durumundaki ve batarya gücündeki azalma 35 kW olarak raporlanmıştır,
bu da depolama sisteminin 34 kW aralığında güç sağladığını göstermektedir. Bu nedenle, DC barasında oluşan güç
eksikliği sorununun uygulanan depolama sistemi aracılığıyla çözüldüğü belirtilmelidir.
Ayrıca, araştırılan zaman aralığı olan t = 0,2 sn ile t = 0,5 sn arasında PV gücünün >35 kW'a çıktığı; ayrıca, rüzgar
türbini tarafından üretilen gücün 5 kW'a çıktığı görülebilir , bu belirsiz artış veya mikro şebekeye verilen fazla güç sistem
dengesizliğine neden olur. Daha önce de belirttiğimiz gibi, pil depolama sistemi, mikro şebeke sistemini etkili bir şekilde
dengeleyebilen hibrit mikro şebeke sistemindeki temel bileşendir. Fazla güç durumunda, pil üretilen güç ile yük güç
talepleri arasındaki dengeyi korumak için fazla gücü depolayacaktır.
t = 0,5 s'de AC barasındaki yük güç talebinin 55 kW'a çıktığı belirtilmelidir. Bu zamanda güneş gücü maksimum değeri
olan 65 kW'a, rüzgar türbini gücü ise 5 kW'a eşittir. Bu nedenle, Şekil 19'da gösterildiği gibi, bataryada depolanan fazla
enerji azalır .
Ayrıca, t = 0,65'te güneş ışınımındaki azalmaya bağlı olarak PV güneş sisteminin çıkış gücünün de buna bağlı olarak
azaldığı görülebilir . PV ve WT tarafından t = 0,7 s'de üretilen toplam gücün yükün güç talebinden daha az olduğu, yani
güç kompanzasyonunun gerektiği gözlemlenmiştir. Bu nedenle, depolama sistemi akünün boşalması açısından hareket
eder ve depolanan fazla gücü mikro şebekeye geri sağlar. Dikkat çekici bir şekilde, üretilen güç ile yük talebi veya talep
edilen güç arasındaki fark arttığında, bu, akü depolaması tarafından sağlanan gücün farkı takiben doğrusal olarak
arttığını gösterir.
Girişte belirtildiği gibi, bu araştırma mikro şebekede güç üretimi ve yük talebini dengeleyerek yük gücünü sağlamayı,
ayrıca DC Barasındaki voltajın ve AC Barasındaki frekansın stabilizasyonunu gerçekleştirmeyi amaçlamaktadır. Kanıt
olarak, Şekil 20 ve Şekil 21 mikro şebekenin DC ve AC baralarında ölçülen güç değerini göstermektedir. Gösterilen
şekiller, DC yüklerinin 5 kW, AC yüklerinin t = 0 s ile t = 0,5 s arasında 30 kW ve t = 0 s ile t = 0,5 s arasında 55 kW
tükettiği AC ve DC Barasında ölçülen güçlerin iyi yönetildiğini göstermektedir. Ayrıca, DC barasındaki sonuç voltaj
profili Şekil 22'de gösterilmiştir ; DC barasının voltajının tüm simülasyonlarda standart değer, yani 230 V içinde etkili bir
şekilde düzgün tutulduğu görülebilir.
Ek olarak, daha önce belirttiğimiz gibi, bu makalede önerilen enerji yönetim şeması frekans değişimini de dikkate alır ve
kararlı bir frekans çalışması sunar. Şekil 23'te , simülasyonun başlangıcındaki sivri uç hariç, ortaya çıkan frekansın
standart sınırlar (50 Hz) içinde olduğu, yani ±0,05 olduğu görülebilir; bu etki, dikkate alınmayan geçici rejim olarak
adlandırılır. Son olarak, yenilenebilir enerji kaynaklarının güç belirsizliği ve yük değişimleri göz önünde
bulundurulduğunda, sunulan simülasyon sonuçlarının ve tartışmaların önerilen hibrit mikro şebeke EMS'sinin etkinliğini
ve alakalılığını gösterdiği ileri sürülebilir.
5. Sonuç
Bu makalede, gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanılarak hibrit mikro şebeke tasarımı ve gelişmiş enerji yönetim sistemi
sağlanmıştır. Önerilen enerji yönetim modeli, tüm meteorolojik koşullar (güneş ışınımı ve rüzgar değişimi) sırasında yük
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
20/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
talebine kararlı güç kaynağı sürekliliği açısından hibrit mikro şebekenin optimum çalışmasını sağlar ve voltaj seviyesi ile
frekansı standart sınırlar içinde tutar. Önerilen mikro şebeke tasarımında, optimum çalışma için gelişmiş bir EMS
geliştirildi ve mikro şebeke veri analizi için Python platformu ve grafiksel bir kullanıcı arayüzü kullanan yeni bir izleme
arayüzü oluşturuldu. Önerilen EMS modeli ve izleme arayüzü stratejisi, Matlab Simulink ve Python platformlarında
uygulandı ve doğrulandı. Elde edilen simülasyon sonuçları, önerilen EMS modelinin hibrit mikro şebeke için verimliliğini
gösterir ve doğrular; sonuç olarak, yük talebi değişimi ve güneş ışınımının ve rüzgar hızının aralıklılığı gibi çeşitli
koşullarda önerilen mikro şebekenin optimum çalışmasını sunar. Ayrıca gerçek zamanlı izleme stratejisi, sistem
davranışının izlenmesi ve karar alma amacıyla kullanılabilen bir IP adresi kullanarak mikro şebeke sonuçlarına hızlı bir
şekilde yanıt verebilir ve bunları görüntüleyebilir.
Bu araştırmanın gelecekteki çalışmaları, önerilen EMS stratejisinin çeşitli güç seviyelerinde prototipinin geliştirilmesini
ve deneysel olarak doğrulanmasını içermektedir [33] .
CRediT yazarlık katkı beyanı
Dr. Zia Ullah Kavramsallaştırma, Metodoloji, Simülasyonlar, Veri Analizi, Araştırma ve Orijinal Taslak Hazırlama.
Prof. Shoarong Wang : Denetim, Yapıcı Tartışmalar, İnceleme ve Fon Sağlama. Prof. Guoan Wu : Denetim,
İnceleme ve Fon Sağlama. Dr. Mengmeng Xiao Yazma - Orijinal taslak hazırlama. Dr. Jinmu Lai : Görselleştirme,
Araştırma, İnceleme ve Düzenleme. Dr. Mohamed R. Elkadeem: Metodoloji, Veri Analizi, Orijinal Taslak Hazırlama,
İnceleme ve Düzenleme.
Rekabet eden çıkar beyanı
Yazarlar, bu makalede bildirilen çalışmayı etkileyebilecek bilinen herhangi bir rekabet eden mali çıkar veya kişisel
ilişkilerinin olmadığını beyan etmektedir.
Dr. Zia Ullah (E-posta: [email protected]
n)
Teşekkürler
Bu araştırma çalışması , Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı tarafından 2017YFB0902800 numaralı
hibe kapsamında desteklenmiştir .
Önerilen makaleler
Referanslar
[1]
Z. Ullah , MR Elkadeem , KM Kotb , IBM Taha , S. Wang , Elsevier Ltd.
On/off grid hibrit güneş, rüzgar, hidro, biyokütle temiz elektrik tedarikinin optimum planlaması için
çok kriterli karar verme modeli[J]
Yenileme. Enerji , 2021 ( 179 ) ( 2021 ) , s. 885 - 910
PDF'yi görüntüle
[2]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Akademik
Z. Ullah , MR Elkadeem , S. Wang , SW Sharshir , M. Azam
Dağıtım ağlarında tekno-ekonomik fayda maksimizasyonu için RE-DG'lerin planlama optimizasyonu
ve stokastik analizi[J]
Nesnelerin İnterneti , 11 ( 2020 ) , Makale 100210
PDF'yi görüntüle
[3]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Akademik
MM Saidu , SP Jaiswal , K. Jayaswal , S. Mitra , VS Bhadoria , Elsevier Ltd
Mikro şebeke ve mikro dağıtılmış üretim otomasyonu üzerine bir araştırma[J]
Mater. Bugün: Tutanaklar , 2020 ( 2020 )
(xxxx)
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
21/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
Google Akademik
[4]
JDA Pascasio , EA Esparcia , MT Castro , JD Ocon , Elsevier Ltd
Güneş fotovoltaik-rüzgar hibrit enerji sistemlerinin karşılaştırmalı değerlendirmesi: Filipin şebeke
dışı adaları için bir örnek[J]
Yenileme. Enerji , 2021 ( 179 ) ( 2021 ) , s. 1589 - 1607
PDF'yi görüntüle
[5]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Akademik
M. Zolfaghari , GB Gharehpetian , M. Shafie-khah , JPS Catalão
AC ve DC mikro şebekelerinin birbirine bağlanmasını kontrol etme stratejilerine ilişkin kapsamlı
inceleme[J]
Uluslararası Elektrik Enerji Sistemleri Dergisi , 136 ( Ekim 2021 ) ( 2022 ) , Madde 107742
PDF'yi görüntüle
[6]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Akademik
SK Rangu , PR Lolla , KR Dhenuvakonda , AR Singh
Mikro şebekelerde dağıtılmış enerji kaynaklarının optimum işletimi için güç yönetimi
stratejilerindeki son eğilimler: kapsamlı bir inceleme[J]
Int. J. Energy Res., 44 (13) (2020), pp. 9889-9911
Scopus'ta
[7]
Crossref Görünümü
Google Scholar
Y. Mei, B. Li, H. Wang, X. Wang, M. Negnevitsky, Elsevier Ltd
Multi-objective optimal scheduling of the microgrid with electric vehicles[J]
SSRN Electron. J., 2022 (8) (2022), pp. 4512-4524
PDF'yi görüntüle
[8]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
S. Hajiaghasi, A. Salemnia, M. Hamzeh, Elsevier
Hybrid energy storage system for microgrids applications: a review[J]
J. Energy Storage, 21 (December 2018) (2019), pp. 543-570
2019
PDF'yi görüntüle
[9]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
A.J. Albarakati, Y. Boujoudar, M. Azeroual, R. Jabeur, A. Aljarbouh, H. El Moussaoui, T. Lamhamdi, N. Ouaaline
Real-time energy management for DC microgrids using artificial intelligence[J]
Energies, 14 (17) (2021)
Google Scholar
[10]
G.D. Agundis Tinajero, M. Nasir, J.C. Vasquez, J.M. Guerrero, Elsevier Ltd
Comprehensive power flow modelling of hierarchically controlled AC/DC hybrid islanded
microgrids[J]
Int. J. Electr. Power Energy Syst., 127 (October 2020) (2021), Article 106629
2021
PDF'yi görüntüle
[11]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
M.F. Zia, E. Elbouchikhi, M. Benbouzid
Microgrids energy management systems: a critical review on methods, solutions, and prospects[J]
Appl. Energy, 222 (March) (2018), pp. 1033-1055
PDF'yi görüntüle
[12]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
J. Hu, Y. Shan, J.M. Guerrero, A. Ioinovici, K.W. Chan, J. Rodriguez, Elsevier Ltd
Model predictive control of microgrids – an overview[J]
Renew. Sustain. Energy Rev., 136 (March 2020) (2021), Article 110422
2021
PDF'yi görüntüle
[13]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
M.F. Roslan, M.A. Hannan, P.J. Ker, M.N. Uddin, Elsevier
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
22/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
Microgrid control methods toward achieving sustainable energy management[J]
Appl. Energy, 240 (February) (2019), pp. 583-607
2019
PDF'yi görüntüle
[14]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
J.J.Q. Yu, Y. Hou, A.Y.S. Lam, V.O.K. Li, IEEE
Intelligent fault detection scheme for microgrids with wavelet-based deep neural networks[J]
IEEE Trans. Smart Grid, 10 (2) (2019), pp. 1694-1703
2019
Scopus'ta
[15]
Crossref Görünümü
Google Scholar
L. Ortiz, J.W. González, L.B. Gutierrez, O. Llanes-Santiago
A review on control and fault-tolerant control systems of AC/DC microgrids[J]
Heliyon, 6 (8) (2020)
Google Scholar
[16]
Y. Li, Z. Sun, L. Han, N. Mei
Fuzzy comprehensive evaluation method for energy management systems based on an internet of
things[J]
IEEE Access, 5 (2017), pp. 21312-21322
Scopus'ta görüntüle
[17]
Google Scholar
S. Leonori, A. Martino, F.M. Frattale Mascioli, A. Rizzi
Microgrid energy management systems design by computational intelligence techniques[J]
Appl. Energy, 277 (June) (2020)
Google Scholar
[18]
Z. Ding, T. Hu, M. Li, X. Xu, P.X.W. Zou
Agent-based model for simulating building energy management in student residences[J]
Energy Build., 198 (2019), pp. 11-27
PDF'yi görüntüle
[19]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
O. Palizban, Kauhaniemi K. Elsevier
Hierarchical control structure in microgrids with distributed generation: island and grid-connected
mode[J]
Renew. Sust. Energ. Rev., 2015 (44) (2015), pp. 797-813
PDF'yi görüntüle
[20]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
H. Samanta, A. Bhattacharjee, M. Pramanik, A. Das, Bhattacharya K. DAS, H. Saha, Elsevier Ltd
Internet of things based smart energy management in a vanadium redox flow battery storage
integrated bio-solar microgrid[J]
J.ournal of Energy Storage, 32 (June) (2020)
2020
Google Scholar
[21]
M. Kermani, D.L. Carnì, S. Rotondo, A. Paolillo, F. Manzo, L. Martirano, MDPI
A nearly zero-energy microgrid testbed laboratory: centralized control strategy based on SCADA
system[J]
Energies, 13 (8) (2020), p. 2106, 10.3390/en13082106
2020
Scopus'ta görüntüle
[22]
Google Scholar
G.F. Lauss, M.O. Faruque, K. Schoder, C. Dufour, A. Viehweider, J. Langston, IEEE
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
23/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
Characteristics and design of power hardware-in-The-loop simulations for electrical power
systems[J]
IEEE Trans. Ind. Electron., 63 (1) (2016), pp. 406-417
2016
Scopus'ta görüntüle
[23]
Google Scholar
M.A. Hannan, P.J. Ker, M.S.H. Lipu, Z.H. Choi, M.S.A. Rahman, K.M. Muttaqi, F. Blaabjerg
State of the art of solid-state transformers: advanced topologies, implementation issues, recent
progress and improvements[J]
IEEE Access, 8 (2020), pp. 19113-19132
Scopus'ta
[24]
Crossref Görünümü
Google Scholar
G. Joos, J. Reilly, W. Bower, R. Neal, IEEE
The need for standardization[J]
IEEE Power Energy Mag., 15 (4) (2017), pp. 32-40
2017
Scopus'ta görüntüle
[25]
Google Scholar
M.F. Zia, E. Elbouchikhi, M. Benbouzid, Elsevier
Microgrids energy management systems: a critical review on methods, solutions, and prospects[J]
Appl. Energy, 222 (March) (2018), pp. 1033-1055
2018
PDF'yi görüntüle
[26]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
A. Bernstein, L. Reyes-Chamorro, J.Y. Le Boudec, M. Paolone, Elsevier B.V.
A composable method for real-time control of active distribution networks with explicit power
setpoints. Part I: framework[J]
Electr. Power Syst. Res., 125 (2015), pp. 254-264
2015
PDF'yi görüntüle
[27]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
K.S. Rajesh, S.S. Dash, R. Rajagopal, R. Sridhar, Elsevier Ltd
A review on control of ac microgrid[J]
Renew. Sust. Energ. Rev., 71 (December 2015) (2017), pp. 814-819
2017
PDF'yi görüntüle
[28]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
L. Ahmethodzic, M. Music, Elsevier Ltd
Comprehensive review of trends in microgrid control[J]
Renew. Energy Focus, 38 (September) (2021), pp. 84-96
2019
PDF'yi görüntüle
[29]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
Z. Huang, T.I.E.E.E. Zhu
Real-time data and energy management in microgrids[J]
Proc. Real-Time Syst. Symp., 2016 (2016), pp. 79-88
Scopus'ta
[30]
Crossref Görünümü
Google Scholar
W. Pinthurat, B. Hredzak, Elsevier Ltd
Fully decentralized control strategy for heterogeneous energy storage systems distributed in islanded
DC datacentre microgrid[J]
Energy, 231 (2021), Article 120914
2021
PDF'yi görüntüle
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Scholar
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
24/26
5.05.2025 12:28
[31]
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
D.Y. Yamashita, I. Vechiu, J.P. Gaubert, Elsevier Ltd
A review of hierarchical control for building microgrids[J]
Yenile. Sürdürülebilir Enerji Rev. , 118 ( Ekim 2019 ) ( 2020 ) , Madde 109523
2020
PDF'yi görüntüle
[32]
Makaleyi görüntüle
Scopus'ta görüntüle
Google Akademik
S. Said , A. Massoud , M. Benammar , S. Ahmed
SimPowerSystems araç kutusunu kullanan Matlab/Simulink tabanlı bir fotovoltaik dizi modeli[J]
J. Energy Power Eng. , 6 ( Aralık ) ( 2012 ) , s. 1965 - 1975
Google Akademik
[33]
C. Vargas-Salgado , J. Aguila-Leon , C. Chiñas-Palacios , E. Hurtado-Perez
Mikro şebeke test yatağı için düşük maliyetli web tabanlı denetim ve veri toplama sistemi: akademik
ve araştırma uygulamaları için tasarım ve uygulamaya yönelik bir vaka çalışması[J]
Heliyon , 5 ( 9 ) ( 2019 )
Google Akademik
(0) tarafından atıfta bulunuldu
IoT-based monitoring and control of substations and smart grids with renewables and electric vehicles
integration
2023, Energy
Citation Excerpt :
…Real-time monitoring, management, and control can be achieved in the power system with the help of IoT technology [4,24]. IoT
modules act as the communication gateway; also, they gather and send data from installed sensors to distant places [25]. Various
characteristics, including energy production, voltage levels, and system performance, are monitored by these sensors, which are
carefully positioned [26,5].…
Show abstract
A novel economic dispatch in the stand-alone system using improved butterfly optimization algorithm
2023, Energy Strategy Reviews
Citation Excerpt :
…A new, trustworthy EMS and control method for a hybrid microgrid system powered by green energy was introduced by the authors
of [49]. The authors introduced a sophisticated energy management technique for microgrids with real-time monitoring interface
[50]. In Ref. [51], the authors introduced consensual negotiation-based decision-making for connected appliances in smart home
management systems.…
Show abstract
Implementation of various control methods for the efficient energy management in hybrid microgrid
system
2023, Ain Shams Engineering Journal
Show abstract
A Comprehensive Review of Microgrid Energy Management Strategies Considering Electric Vehicles,
Energy Storage Systems, and AI Techniques
2024, Processes
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
25/26
5.05.2025 12:28
Gerçek zamanlı izleme arayüzü kullanan mikro şebeke için gelişmiş enerji yönetim stratejisi - ScienceDirect
A Multi-Objective Improved Cockroach Swarm Algorithm Approach for Apartment Energy Management
Systems
2023, Information (Switzerland)
A Review of the Optimization and Control Techniques in the Presence of Uncertainties for the Energy
Management of Microgrids
2022, Energies
View all citing articles on Scopus
Özeti Görüntüle
© 2022 Elsevier Ltd. Tüm hakları saklıdır.
Bu sitedeki tüm içerik: Telif Hakkı © 2025 Elsevier BV, lisans verenleri ve katkıda bulunanlar. Metin ve veri madenciliği, yapay zeka eğitimi ve benzeri teknolojiler de dahil olmak üzere tüm
hakları saklıdır. Tüm açık erişim içerikleri için ilgili lisanslama koşulları geçerlidir.
https://5cef0b7b43e7a42fd019406d30fe2e79ab6b0d1f.vetisonline.com/science/article/pii/S2352152X22008222
26/26