KBU GES Simulation

KBU YEMMER GES MODELLEMESİ

Doğacan ÖZDEMİR

Doç.Dr. Ziyodulla YUSUPOVYrd.Doç.Dr. M.Tahir

GÜNEŞER

ÇALIŞMA KONUSUÇalışma konusu olarak okulumuzda bulunan

fotovoltaik panellerin MATLAB/SİMULİNK yardımı ile

modellemesi yapılmıştır. 72 hücreli, 72 modülden oluşan PV alan 20 seri sıralı modül ile 16 seri sıralı modül bir invertöre bağlanacak şekilde iki invertör

bulunan alanın 380 V gerilim ile 3 fazlı şebeke sistemine bağlanarak modellemesi yapılmıştır.

İZLENİLEN YÖNTEM1.

Aşam

aPanellerin Modellenmesi

2.Aş

amaMPPT

(Maksimum Güç Noktası İzleyicisi) Modellenmesi

3.Aş

amaİnvertörün

Modellenmesi

4.Aş

amaŞebeke

Sistemine Bağlanması

UYGULANAN YÖNTEM

Sistemin genel görünüşü

ENERJİ ÜRETİM AKIŞ ŞEMASI

1• Gelen ışınım ve sıcaklık değerine göre panelin enerji

üretmesi

2 • Üretilen enerjinin MPPT ile gerilimi sabitlenmesi

3• Converterdan gelen sabit DC enerji invertör yardımı ile

AC ye dönüşütürülmesi

4 • 380V 50Hz ile şebeke sistemine verilmesi

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

PV panelimizin modellemesinde bir seri , bir de paralel , dirençlerimiz vardır. Sisteme voltaj gerilimi hakim ise , akım kaynağı hakim ise değeri güçlüdür.

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

𝐼0 = 𝐼𝑠𝑐,𝑛 +𝐾1∆𝑇exp൬𝑉𝑜𝑐,𝑛 +𝐾𝑣∆𝑇𝑎𝑉𝑡 ൰−1

𝑉 𝑡=𝑘∗𝑇

𝑞∗𝑄𝑑∗𝑁 𝑐𝑒𝑙𝑙∗𝑁 𝑠𝑒𝑟

𝑅𝑝 = 𝑉𝑚𝑝 +𝐼𝑚𝑝𝑅𝑆{𝑉𝑚𝑝𝐼𝑃𝑉−𝑉𝑚𝑝𝐼𝑜exp[ 𝑞𝑘𝑇൫𝑉𝑚𝑝 +𝐼𝑚𝑝𝑅𝑆൯𝑁𝑆𝑎 ]+𝑉𝑚𝑝𝐼𝑜−𝑃𝑚𝑎𝑥,𝑒}

𝐼= 𝐼𝑃𝑉,𝑐𝑒𝑙𝑙 −𝐼𝑂,𝑐𝑒𝑙𝑙[exp(𝑞𝑉𝑎𝑘𝑇ൗ� ) − 1] 𝐼= 𝐼𝑝𝑣 −𝐼𝑜 exp൬𝑉+𝑅𝑠𝐼𝑉𝑡𝑎 ൰−1൨−𝑉+𝑅𝑠𝐼𝑅𝑝

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Perlight Poly-crystalline 72 hücreli solar panellerin 295 W’lık panellerin verilerini kullandık.

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Enerji

Işınım

Belirlediğimiz sıcaklık ve ışınım değerlerimize göre PV panelimize sinyal jeneratörü ile sinyal gönderiyoruz ve yaptığımız alt sistemdeki modellemeye göre enerji üretimi gözlemliyoruz.

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Karabük İlinin

Ortalama Kışlık

Sıcaklığı 8.81

Karabük İlinin Ortalama Yazlık Sıcaklığı 31.26

Karabük İlinin Ortalama Yıllık Sıcaklığı 20.46

Test Değeri 25

Karabük İlinde Kışlık Işınım

Değeri

Test değeri

Karabük İlinde Ortalama

Işınım Değeri Karabük İlinin Yazlık

Işınım Değeri

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

PV Alan Modül

Model

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

PV Alan Modül

Model

FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

PV Alan Modül

Model

𝐼= 𝐼𝑆(𝑒𝑉𝑃𝑛𝑉𝑇−1)

FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-V GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-V GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-V GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-V GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-V GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-V GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

FOTOVOLTAİK PANELİN ÇIKIŞ GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Yazlık

KışlıkYıllık

Test

Düşük Işınım

FOTOVOLTAİK PANELİN ÇIKIŞ GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

16’lık Seri Modül

FOTOVOLTAİK PANELİN ÇIKIŞ GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Işınımın değişmesine göre değişen güç

grafiği

MPPTMPPT kelimesinin Türkçe kelime karşılığı Maksimum Güç Noktası Takipçisidir. Adından da anlaşılacağı gibi, belirli periyotlarda elde edilen gücün peak yaptığı değeri yani tepe değerini takip ederek yüke yollanmasını sağlar. MPPT'ler bir bakıma alternatif enerji sistemlerinin kesişim noktası diyebiliriz. Tüm sistemlerde elde edilen enerjiden maksimum seviyede yararlanmak, bu elektronik cihazlar sayesinde mümkün hale gelmiştir. Rüzgar türbinlerinde ve solar sistemlerde kullanılan MPPT çeşitleri mevcuttur.

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

MPPT MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

MPPT MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

MPPT MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

BOOST CONVERTER

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

MPPT den gelen sinyal ile IGBT de anahtarlanarak gerilimin sabitlenmesi sağlanıyor.

MPPT GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Işınım Miktarı

Sıcaklık

Güç

Gerilim

Duty Cycle

MPPT GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

MPPT’den Gelen Verilere Göre ve

İNVERTÖR• İnvertörler DC (Doğru Akımı) AC

(Alternatif Akımı) çevirmek için kullanılan yarı iletken malzemelerdir.

• Enerji akışı, tristörler iletimde iken DC kaynaktan AC yüke doğru ve diyotlar iletimde iken AC yükten DC kaynağa doğrudur.

• Çıkışta gerilim ve akım ile enerji 2 yönlü olabilmektedir. Böylece, inverterler 4 bölgeli olarak çalışabilmektedir.

• Bir peryot içerisinde, ortalama enerji akışı DC kaynaktan AC yüke doğru ise devrenin inverter modunda, enerji akışı AC yükten DC kaynağa doğru ise doğrultucu modunda çalıştığı anlaşılır.Panellerin

ModellemesiMPPT

Modellemesiİnvertörün

ModellemesiŞebeke

Modellemesi

İNVERTÖR MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

PLL(PHASE LOCK LOOP) VE ÖLÇÜM

BLOKLARI

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

GERİLİM REGÜLATÖRÜ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

AKIM REGÜLATÖRÜ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

PWM (PULSE WİTH MODULATİON)

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

İNVERTÖR MODELLEMESİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

380V 50 Hz olarak 3 fazlı

şebeke sistemine

verilmektedir.

İNVERTÖR GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

𝐼𝑑𝑒𝑓,𝐼𝑎 𝐼𝑞

İNVERTÖR GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Vdc Referans Noktası Convertörden Gelen

Gerilim

Mod. Endeks Noktası

İNVERTÖR GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Şebeke Sistemine Verilen Vrms değeri

ŞEBEKE SİSTEMİ• 380 V 50 Hz 3 Faz olarak Yenilenebilir Enerji

Sistemleri Laboratuvarının yanındaki Elektrik Panosuna sistem bağlanarak Şebeke ile enterconnect olarak bağlanması sağlanmıştır. Modellemeyi yaparken çıkış yükü oluşturabilmek için ana şebeke sistemine bağladık.

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

ŞEBEKE SİSTEMİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Alçak Gerilim Trafosundan

Yüksek Gerilim Şebekesi

bağlanması

ŞEBEKE GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Şebeke Sistemine Verilen Güç Miktarı

ŞEBEKE GRAFİKLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

Şebekeye Verilen Gerilim

Şebekeye Verilen Akım

SKETCHUP GÖRÜNTÜLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

SKETCHUP GÖRÜNTÜLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

SKETCHUP GÖRÜNTÜLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

SKETCHUP GÖRÜNTÜLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

SKETCHUP GÖRÜNTÜLERİ

Panellerin Modellemesi

MPPT Modellemesi

İnvertörün Modellemesi

Şebeke Modellemesi

SONUÇ VE ÖNERİLER

• Yaptığımız simülasyon ile bahar ve yaz aylarında ortalama 10-15 kW aylık net üretim gözlerken kış ve son bahar aylarında bu üretim ortalama 5-8 kW aylık net üretim seviyesi gözlemledik. Yabancı Diller Yüksek Okulunun aylık enerjisini karşılayacak kapasitede olduğunu yaptığımız simülasyon ve hesaplamalar ile anlamış olduk.

• Diğer fakültelere yapılmasıyla okulumuzun gündüz tüketim kapasitesini karşılayacağını düşünüyoruz.

SONUÇ VE GÖZLEM  PV1-PV3 PV2-PV4 İnvertör Şebeke Işınım Sıcaklık Kayıp Verim

Süre V P V P V kW (W/m^2) W %

0.202 361.01 1.31 359.03 1.29 741.56 - 474.40 18.01 - -

0.409 354.37 2.03 353.42 2.01 713.17 7.02 698.80 27.14 - -

0.608 348.31 2.00 351.67 2.00 714.45 7.30 630.80 28.21 - -

0.809 354.44 1.25 352.43 1.23 714.45 4.56 430.40 24.61 200 %91.9

1.005 220.29 0.34 221.06 0.34 714.46 1.30 204.80 20.48 300 %95.5

1.205 345.52 1.20 347.15 1.19 715.77 4.04 444.80 21.39 370 %84.5

1.409 354.71 1.94 354.41 1.93 715.51 6.86 689.60 22.31 440 %88.6

1.605 354.00 2.22 353.85 2.20 714.82 7.92 768.50 23.21 460 %89.5

1.807 353.94 2.05 353.87 2.04 714.88 7.40 707.90 24.12 390 %90.46

2.009 354.00 1.88 353.97 1.87 714.88 6.80 647.60 24.84 350 %90.66

2.214 354.00 1.66 353.98 1.65 714.85 5.98 586.10 20.74 320 %90.33

2.407 354.01 1.45 354.00 1.44 714.86 5.20 527.90 16.86 290 %90.00

2.601 354.35 1.66 354.34 1.65 715.48 5.92 609.00 18.54 350 %89.42

2.807 354.34 2.33 354.33 2.32 715.51 8.28 807.00 24.98 510 %89.03

3.000 354.39 3.06 354.39 3.04 715.54 10.92 1000.00 31.26 640 %89.50

SONUÇ VE ÖNERİLER

• TEST• YILLIK

• KIŞLIK• YAZLIK

Aylık Ortalama%89.26

Verimlilik 575 W Kayıp Oluşmaktadır

Aylık Ortalama %89.91

Verimlilik 320 W Kayıp Oluşmaktadır

Aylık Ortalama %89.90

Verimlilik 320 W Kayıp Oluşmaktadır

Aylık Ortalama %90.63

Verimlilik 290 W Kayıp Oluşmaktadır

SONUÇ

Oluşan verimlilik panellerde

ürettiğimiz gücün çıkış gücüne oranı

ile bulunmuştur

Oluşan kayıplar panellerde ürettiğimiz gücün çıkış gücü ile karşılaştırılmasıyla

bulunmuştur. Kayıpların devre elemanlarında ve iletimde oluştuğu gözlenmektedir.

TEŞEKKÜR EDERİM