Upload
dogacan-oezdemir
View
97
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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