DESIGN AND OPERATION OF RENEWABLE ENERGY-BASED MICROGRID: UNIVERSITY OF KIRKUK AS A CASE STUDY
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2024-06
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
The main objective of this thesis is to establish the optimum system parameters and energy partitioning among the different components in a power grid with microgrid functionality under normal and abnormal operating conditions. It wants a solution that is technically, economically, and environmentally realizable for the continuous supply of power at any load level even under conditions without grid supply. the various study in the literature review provides configurations for microgrids, but no one looks at solutions when there is an electrical outage which allows us to consider a knowledge gap. Given the lack of work in this field, a literature review was used to develop an investigation through which Homer Pro could be employed to design and analyze microgrids for Kirkuk University located in Iraq. The microgrid is composed of solar PV, wind turbines, diesel generator (DG), battery storage, and grid connection to achieve maximum renewable energy penetration and minimum greenhouse gas emission. The principal difficulty was the adjustment of the search to concrete requirements using ready-made software. This was addressed with a new method to build smart search spaces over every component in the power source by doing so, the search space is constrained to predefined boundaries that maximize additional generation with the lowest cost and emissions while at the same time scheduling them when they are most needed thereby keeping power sources balanced as close to their optimal-operation point for meeting demand loads of the university. A grid supply ranged from 0% to 10% of the total load while renewable resources had a range between 90 and up to 100%. For this study, we used an upper-limit annual capacity shortage at no more than about a percent of what could be provided. This configuration allows for other microgrid generation to fill in gaps when the grid goes down, maintaining balance either by alternative power sources or by disconnecting an equivalent load amount. During power outages, the controller logic was programmed to control how power will flow. The optimization of this system involved the use of real-time weather conditions as well as load profiles. This research had three distinct stages: knowledge scope and design objectives, designing the microgrid and its search space, and collecting results plus their validation. the current power system was simulated, the new search space and without search space technique was used, and islanding mode without the grid was done in four different test cases. By determining optimal parameters and power shares for a technically, environmentally, and economically optimal solution, the results confirmed the study’s aims that Case Two demonstrated many advantages. Technically, it meets the demand in both normal and abnormal conditions and provides energy sold to the grid every month. Economically, despite a slight increase in costs compared to case three, the cash flow was positive, making the investment profitable. Environmentally, the technique significantly reduces greenhouse gas emissions. Compared to the other cases, case three was unprofitable and increased emissions, while case one was costly and produced high greenhouse gas levels, and case four was unreliable with a high unmet demand. Thus, case two shows clear benefits in terms of technology, economy, and environment, making it the optimal choice. the participation rate of the national grid in the second case was 7.72%, and the percentage of renewable energy was 92.28%, 58.9% for wind energy and 33.3% for solar energy.
Bu tezin ana amacı, normal ve anormal çalışma koşulları altında mikro şebeke işlevselliğine sahip bir enerji şebekesindeki farklı bileşenler arasında optimum sistem parametrelerini ve enerji dağılımını belirlemektir. Herhangi bir yük seviyesinde sürekli güç sağlanması için teknik, ekonomik ve çevresel olarak gerçekleştirilebilir bir çözüm istiyor ve şebeke arzı olmayan koşullarda bile bu sağlanmalıdır. Literatür incelemesinde yer alan çeşitli çalışmalar mikro şebeke konfigürasyonları sunmaktadır, ancak elektrik kesintisi durumlarında çözümler sunan kimse yoktur, bu da bir bilgi boşluğu olduğunu göstermektedir. Bu alandaki çalışmaların eksikliğini göz önünde bulundurarak, Kirkuk Üniversitesi için mikro şebekeler tasarlamak ve analiz etmek amacıyla Homer Pro'nun kullanılabileceği bir araştırma geliştirmek için literatür incelemesi yapılmıştır. Mikro şebeke, maksimum yenilenebilir enerji penetrasyonu ve minimum sera gazı emisyonu sağlamak amacıyla güneş PV, rüzgar türbinleri, dizel jeneratör (DG), batarya depolama ve şebeke bağlantısından oluşmaktadır. Ana zorluk, hazır yazılım kullanarak aramanın somut gereksinimlere uyarlanmasıydı. Bu, güç kaynağındaki her bileşen üzerinde akıllı arama alanları oluşturmak için yeni bir yöntemle ele alındı; böylece, arama alanı, ilave üretimi en düşük maliyet ve emisyonlarla maksimize eden önceden tanımlanmış sınırlarla sınırlanır ve aynı zamanda bunları en çok ihtiyaç duyulduğunda planlayarak, güç kaynaklarını üniversitenin talep yüklerini karşılamak için en optimal çalışma noktasına mümkün olduğunca yakın tutar. Şebeke arzı, toplam yükün %0'ından %10'una kadar değişirken, yenilenebilir kaynaklar %90 ile %100 arasında bir aralığa sahipti. Bu çalışma için, yıllık kapasite açığı, sağlanabilecek olanın yaklaşık %1'inden fazla olmayacak şekilde üst sınır olarak kullanılmıştır. Bu konfigürasyon, şebeke devre dışı kaldığında diğer mikro şebeke üretiminin boşlukları doldurmasına izin vererek, dengeyi ya alternatif güç kaynaklarıyla ya da eşdeğer yük miktarını keserek korur. Güç kesintileri sırasında, kontrolör mantığı, gücün nasıl akacağını kontrol edecek şekilde programlanmıştır. Bu sistemin optimizasyonu, gerçek zamanlı hava durumu koşulları ve yük profillerinin kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Bu araştırma üç aşamadan oluşuyordu: bilgi kapsamı ve tasarım hedefleri, mikro şebekenin ve arama alanının tasarımı ve sonuçların toplanması ve doğrulanması. Mevcut güç sistemi simüle edildi, yeni arama alanı ve arama alanı tekniği olmadan kullanıldı ve şebeke olmadan ada modunda dört farklı test durumu gerçekleştirildi. Teknik, çevresel ve ekonomik olarak optimal bir çözüm için optimal parametreleri ve güç paylarını belirleyerek, sonuçlar çalışmanın amaçlarını doğruladı ve İkinci Durum birçok avantaj gösterdi. Teknik olarak, hem normal hem de anormal koşullarda talebi karşılamakta ve her ay şebekeye satılan enerji sağlamaktadır. Ekonomik olarak, Üçüncü Durum ile karşılaştırıldığında maliyetlerde hafif bir artış olmasına rağmen, nakit akışı pozitiftir ve bu da yatırımı karlı kılmaktadır. Çevresel olarak, teknik önemli ölçüde sera gazı emisyonlarını azaltmaktadır. Diğer durumlarla karşılaştırıldığında, Üçüncü Durum kârsızdı ve emisyonları artırdı, Birinci Durum maliyetliydi ve yüksek sera gazı seviyeleri üretti, ve Dördüncü Durum güvenilmezdi ve yüksek bir karşılanmamış talep gösterdi. Dolayısıyla, İkinci Durum teknoloji, ekonomi ve çevre açısından net faydalar göstererek onu en optimal seçim yapmaktadır. İkinci durumda ulusal şebekenin katılım oranı %7,72 ve yenilenebilir enerjinin oranı %92,28, rüzgar enerjisi için %58,9 ve güneş enerjisi için %33,3 olarak belirlenmiştir."
Bu tezin ana amacı, normal ve anormal çalışma koşulları altında mikro şebeke işlevselliğine sahip bir enerji şebekesindeki farklı bileşenler arasında optimum sistem parametrelerini ve enerji dağılımını belirlemektir. Herhangi bir yük seviyesinde sürekli güç sağlanması için teknik, ekonomik ve çevresel olarak gerçekleştirilebilir bir çözüm istiyor ve şebeke arzı olmayan koşullarda bile bu sağlanmalıdır. Literatür incelemesinde yer alan çeşitli çalışmalar mikro şebeke konfigürasyonları sunmaktadır, ancak elektrik kesintisi durumlarında çözümler sunan kimse yoktur, bu da bir bilgi boşluğu olduğunu göstermektedir. Bu alandaki çalışmaların eksikliğini göz önünde bulundurarak, Kirkuk Üniversitesi için mikro şebekeler tasarlamak ve analiz etmek amacıyla Homer Pro'nun kullanılabileceği bir araştırma geliştirmek için literatür incelemesi yapılmıştır. Mikro şebeke, maksimum yenilenebilir enerji penetrasyonu ve minimum sera gazı emisyonu sağlamak amacıyla güneş PV, rüzgar türbinleri, dizel jeneratör (DG), batarya depolama ve şebeke bağlantısından oluşmaktadır. Ana zorluk, hazır yazılım kullanarak aramanın somut gereksinimlere uyarlanmasıydı. Bu, güç kaynağındaki her bileşen üzerinde akıllı arama alanları oluşturmak için yeni bir yöntemle ele alındı; böylece, arama alanı, ilave üretimi en düşük maliyet ve emisyonlarla maksimize eden önceden tanımlanmış sınırlarla sınırlanır ve aynı zamanda bunları en çok ihtiyaç duyulduğunda planlayarak, güç kaynaklarını üniversitenin talep yüklerini karşılamak için en optimal çalışma noktasına mümkün olduğunca yakın tutar. Şebeke arzı, toplam yükün %0'ından %10'una kadar değişirken, yenilenebilir kaynaklar %90 ile %100 arasında bir aralığa sahipti. Bu çalışma için, yıllık kapasite açığı, sağlanabilecek olanın yaklaşık %1'inden fazla olmayacak şekilde üst sınır olarak kullanılmıştır. Bu konfigürasyon, şebeke devre dışı kaldığında diğer mikro şebeke üretiminin boşlukları doldurmasına izin vererek, dengeyi ya alternatif güç kaynaklarıyla ya da eşdeğer yük miktarını keserek korur. Güç kesintileri sırasında, kontrolör mantığı, gücün nasıl akacağını kontrol edecek şekilde programlanmıştır. Bu sistemin optimizasyonu, gerçek zamanlı hava durumu koşulları ve yük profillerinin kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Bu araştırma üç aşamadan oluşuyordu: bilgi kapsamı ve tasarım hedefleri, mikro şebekenin ve arama alanının tasarımı ve sonuçların toplanması ve doğrulanması. Mevcut güç sistemi simüle edildi, yeni arama alanı ve arama alanı tekniği olmadan kullanıldı ve şebeke olmadan ada modunda dört farklı test durumu gerçekleştirildi. Teknik, çevresel ve ekonomik olarak optimal bir çözüm için optimal parametreleri ve güç paylarını belirleyerek, sonuçlar çalışmanın amaçlarını doğruladı ve İkinci Durum birçok avantaj gösterdi. Teknik olarak, hem normal hem de anormal koşullarda talebi karşılamakta ve her ay şebekeye satılan enerji sağlamaktadır. Ekonomik olarak, Üçüncü Durum ile karşılaştırıldığında maliyetlerde hafif bir artış olmasına rağmen, nakit akışı pozitiftir ve bu da yatırımı karlı kılmaktadır. Çevresel olarak, teknik önemli ölçüde sera gazı emisyonlarını azaltmaktadır. Diğer durumlarla karşılaştırıldığında, Üçüncü Durum kârsızdı ve emisyonları artırdı, Birinci Durum maliyetliydi ve yüksek sera gazı seviyeleri üretti, ve Dördüncü Durum güvenilmezdi ve yüksek bir karşılanmamış talep gösterdi. Dolayısıyla, İkinci Durum teknoloji, ekonomi ve çevre açısından net faydalar göstererek onu en optimal seçim yapmaktadır. İkinci durumda ulusal şebekenin katılım oranı %7,72 ve yenilenebilir enerjinin oranı %92,28, rüzgar enerjisi için %58,9 ve güneş enerjisi için %33,3 olarak belirlenmiştir."
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Microgrid, Homer pro, PV, Wind, Renewable energy., Microgrid, Homer Pro, PV, Rüzgar, Yenilenebilir enerji.
