Rüzgâr Santrallerinde Reaktif Enerji Kompanzasyonunun Optimize

Rüzgâr Santrallerinde Reaktif Enerji
Kompanzasyonunun Optimize Edilmesi
Günümüzün Şebeke Koşulları ve Mevzuat Gereksinimlerinin Karşılanması
Bu rapor American Superconductor Corporation tarafından hazırlanmıştır
Dinamik VAR Teknolojisi Rüzgâr Santrallerinde Şebeke
Bağlantı Koşullarını Nasıl Sağlıyor?
Özet
üzgâr enerjisi, Amerika Birleşik Devletlerinde ve
dünyanın bütün ülkelerinde en hızlı gelişen elektrik kaynaklarının başında gelmektedir. Rüzgâr
enerjisinin her gün daha artan önemi eskiye göre daha
titiz incelemeleri ve daha katı işletme standartlarını
gerekli kılmıştır. Rüzgârdan elektrik enerjisi elde etme
çalışmalarının butik boyutlarından tam gelişmiş enerji
santrallerine dönüşmesine bağlı olarak, genel şebeke
gerilimi regülasyonunu ve dinamik voltaj kararlılığı ile
ilgili enterkonnekte sistem koşullarını karşılamak için
endüstrinin daha akıllı ve daha uygun çözümlere
ihtiyacı olduğu anlaşılmıştır.
Reaktif Volt-Amper (VAR) teknolojisindeki
gelişmeler, yeni uygulama ve hizmetlerle birlikte,
geleneksel voltaj ve güç faktörü kontrol yöntemlerinin
dezavantajlarını ortadan kaldırmakta ve rüzgâr enerjisi
konusunda geliştirme çalışmaları yapanlara günümüzün
çok katı ve özel enterkonnekte bağlantı koşullarına
uyum sağlama olanağı sunmaktadır. Bu rapor, bir rüzgâr
santralinde voltaj ve güç faktörü kontrolü ve şebeke
bağlantısı ile ilgili altyapı konularını, American
Superconductor (AMSC®) tarafından geliştirilmiş bir
dinamik reaktif kompanzasyon sisteminin kurulmasını
da içeren, mevcut çözüm alternatiflerini ve işletimsel
görüşleri ele almaktadır.
Geçmişte, rüzgâr santrali işletmecileri şebeke
bağlantı noktasında voltaj regülasyonu için mekanik
olarak devreye girip çıkan kondansatör bloklarını kullanmaktaydılar. Ancak, bu geleneksel yaklaşım, rüzgârın
çok fazla ve sürekli olarak değişen doğası nedeniyle,
rüzgâra bağlı elektrik enerjisi için çok uygun değildir.
Bunun iki ana nedeni vardır:
Birincisi, rüzgâr türbinleri, özellikle endüksiyon
jeneratörlü olanlar, şebekeden büyük miktarlarda reaktif
güç (VAR) çekerler. Bu da, voltaj seviyesinin mevzuatın
R
belirlediği sınırlar içinde tutulabilmesi için sık sık
düzeltici işlemlere başvurulmasına neden olur. Rüzgâr
enerjisinin değişken olmasına karşın, kondansatörler
yalnız belirli miktarlarda reaktif gücü (VAR) kompanze
edebilirler ve devreden çıktıktan sonra, yüklenmiş olan
elektrik enerjisinin boşalabilmesi için, tekrar devreye
bağlanmadan önce 5 dakika bekletilmeleri gerekir. Bu
nedenle, yalnız kondansatör bloklarını kullanarak uzun
bir süre optimum düzeyde reaktif kompanzasyon
sağlamak her zaman mümkün olamamaktadır.
Íkincisi, bazı durumlarda, voltaj seviyesini regüle
etmek üzere kondansatör bloklarının devreye girip
çıkmasının türbinin dişli kutusunda aşırı zorlanmalara
neden olduğu bildirilmiştir. Kondansatör blokları, tipik
olarak, programlanmış voltaj seviyesi kontrolleri için
kullanılabilecek en ekonomik seçenektir ve hiç şüphesiz
ki, birçok rüzgâr santralinde reaktif kompanzasyon
sisteminin ana elemanı olmaya devam edeceklerdir.
Ancak, sadece kondansatör blokları kullanarak rüzgâr
santrallerinin bağlantı koşullarını sağlamak her zaman
mümkün değildir. Rüzgâr santrallerinde reaktif
kompanzasyonun optimize edilmesi, şebeke ile olan
fiziksel bağlantıları, özel bağlantı yönetmeliklerini,
şebeke işletmecisi ile iş ilişkilerini, işletme giderleri ve
rüzgâr santrali ekipmanlarını içeren geniş bir perspektif
gerektirir. Olağanüstü durumlarda, özellikle şebekenin
zayıf olduğu yörelerde, yetersiz şebeke bağlantıları
rüzgâr santralinin Megawatt çıkış verimini bile
etkileyip, rüzgâr santralinin devre dışı kalmasına neden
olarak santralin satış gelirlerini de tehlikeye sokabilir.
Bu geniş açıdan bakıldığında, bir reaktif kompanzasyon
sistemi tasarımlanmadan önce bağlantı noktasındaki
şebeke dinamiklerinin çok dikkatle analiz edilmesinin ne
kadar önemli olduğu anlaşılmaktadır.
Dinamik VAR teknolojisindeki ilerlemeler, yenilikçi uygulamalar ve hizmetler ile birlikte kullanılarak geleneksel voltaj ve enerji faktörü
kontrolü yöntemlerinin dezavantajlarını ortadan kaldırıyor ve yatırımcılara günümüzün daha katı ve daha özel bağlantı koşullarını yerine
getirme olanağını sağlıyor.
2
Voltaj ve Güç Faktörü
Kontrolüne Yönetici
Gözüyle Bakış
Bu genel bakış bölümü, reaktif
kompanzasyonla ilgili temel bilgileri
ve sorunları ele almakta ve Dinamik
VAR teknolojisinin çözebileceği sorunların ve sağlayacağı avantajların
anlaşılması için gerekli alt yapıyı
oluşturma amacını taşımaktadır.
Küresel Rüzgar Enerjisi
Konseyi (GWEC) rakamlarına
göre, 2008 yılı sonunda tüm
dünyada 120 GWatt kurulu
kapasite ile, rüzgar enerjisinin en
hızlı gelişen enerji kaynağı
olduğu görülmektedir.
Tahminlere göre, 2020 yılında
dünya çapındaki toplam
kapasite 1.000 GWatt’ı
aşacaktır.
VAR Nedir?
Güç, iki bileşenden oluşur; aktif
güç ve reaktif güç (VAR). Bir işin
yapılmasını (makinelerin çalışması,
ışıkların yanması, vs.) sağlayan unsur
olan aktif güç, voltaj ile akım aynı
fazda olduğunda söz konusudur.
Voltaj ile akım arasında faz farkı
varsa, aktif gücün yanı sıra reaktif güç
de söz konusu olur. Faz farkı 90
derece olduğunda ise gücün tamamı
reaktiftir.
Her ne kadar reaktif güç gerçek iş
yapma olanağı sağlamasa da, sık sık
voltajın ayarlanmasında kullanılır. Bir
başka deyişle, istenilen voltaj
seviyesinin sağlanmasında kullanılan
yararlı bir araçtır. Her AC transmisyon sistemi, güç faktörü olarak
nitelenen bir reaktif bileşen içerir. Güç
faktörü düşük ve endüktif ise (rüzgâr
türbininin veya diğer elektrikli cihazların endüktif yapıları nedeniyle), bu
durumda VAR’lar şebekeden çıkartılır;
bu da sistemin voltajının düğmesine
neden olur. Güç faktörü kapasitif ise,
şebekeye VAR’lar eklenerek sistem
voltajının yükselmesi sağlanır.
Kısacası, optimum voltaj seviyesini
korumak ve gerçek enerji akışını optimize etmek üzere, gerektiğinde sisteme
VAR’lar enjekte ederek veya sistemden çıkartarak güç faktörünü
ayarlayabilecek bir yönteme gerek
vardır.
Voltaj Genel Olarak Nasıl
Kontrol Edilir?
Geleneksel olarak, VAR’ları kullanarak reaktif gücü kontrol etmenin en
kolay ve en ucuz yolu, transmisyon
sistemine şönt kondansatörler veya
reaktör blokları eklemektir. Her noktada ne kadar VAR’a gerek olduğu
hesaplanır ve uygun büyüklükteki
kondansatör blokları (genellikle 5
MegaVAR, 10 MegaVAR gibi
MegaVAR seviyelerinde) stratejik
yerlere yerleştirilir. Kondensatör blokları voltaj dalgalanmalarına bağlı
olarak devreye girip çıkarak, ihtiyaca
göre, sisteme daha fazla VAR enjekte
eder veya sistemden çıkartırlar. Sonuç,
şebeke işletmecisinin veya mevzuatın
belirlediği toleranslar içinde, sistem
voltajının sabit kalmasıdır.
Kondansatör Bloklarının
Devreye Girip Çıkması
Rüzgâr Santrali
Ekipmanlarında
Zorlanmalara neden olur
Her ne kadar VAR kayıplarını dengelemenin en ucuz yöntemlerinden biri
olsa da, kondansatör bloklarının devreye girip çıkmaları, bağlı oldukları
şebekede veya tevzi hatlarında (baralarda) anî seviye değişmelerine neden
olur. Basamak şeklindeki bu
değişmeler, rüzgâr türbininin dişli
kutusunda anî tork yükselmelerine yol
açar. Elektrik enerjisi üretimi için kullanılan rüzgârın çok değişken olma
özelliği, bazı durumlarda çok sık devreye giriş çıkışları tetikleyerek dişli
kutusunun güvenilirliğini de etkiler.
Tüm endüksiyon motorlarında
olduğu gibi, birçok endüksiyon tipi
rüzgâr jeneratörleri de bağlı oldukları
şebekeden rüzgâr hızının değişmesine
bağlı olarak değişen miktarlarda reaktif güç (VAR) çekerler. Bu da rüzgâr
türbininin şebekeye bağlantı noktasında ve yakın çevresinde kabul edilemez
büyüklükte voltaj düşmelerine yol
açabilir. Voltaj seviyesini muhafaza
etmek için bu reaktif gücün kompanze
edilmesi gerektiğinden, büyük bir
rüzgâr santralinde günde elli ila yüz
kez devreye girip çıkma olayı sık
sık yaşanan bir durumdur. Bazı
durumlarda bu zorlamalar dişli
kutusunda arızalara veya daha
fazla servis ihtiyacına neden olabilir.
Sapa Yörelerde Durum
Daha da Karmaşıktır
Kullanılabilecek kondansatör bloklarının büyüklükleri, şebekenin veya
bağlanılacak baranın gücüne bağlıdır.
Genel bir kural olarak, bir devreye
girip çıkma olayının tetikleyeceği
basamak şeklindeki ani voltaj
değişmelerinin şebeke voltajının belli
bir oranından daha düşük (tipik
olarak yüzde iki veya daha az) olması
istenir. Daha büyük boyuttaki ani bir
voltaj değişimi rüzgâr çiftliğindeki
trafo merkezinde sorunlar yaratabilir.
Bir yandan maliyet kaygısı daha az
sayıda ve daha büyük kondansatör
bloklarının kullanılmasını cazip
kılarken, öte yandan, yerel koşullar o
yöredeki şebekenin gücüne bağlı
olarak, çok sayıda küçük bloğun kullanılmasını zorunlu kılabilir. Birçok
rüzgâr santralinin sapa ve uzak yörelerde bulunduğu ve bağlı oldukları
şebekenin çok sayıda jeneratör
tarafından beslenmediği düşünülecek
olursa, o yöredeki şebekenin genellikle
zayıf olduğu da anlaşılacaktır.
Voltaj ve Güç Faktörü
Kontrolünün Ticari Yanı
Bir rüzgâr santralinde voltajın
düzenli olmasından sorumlu olan kişi
genellikle rüzgar çiftliğinin
işletmecisidir. Son yıllarda rüzgâra
bağlı elektrik enerjisi üretiminin
yaygınlaşması üzerine, rüzgâr
santrallerinin elektrik şebekesine
bağlanma koşulları yetkili merciler,
bölgesel dağıtım kuruluşları ve
güvenilirlik komisyonları tarafından
sıkı incelemeye alınmıştır. Amerika
Birleşik Devletlerindeki Federal Enerji
Düzenleme Komisyonu ve dünyanın
3
diğer ilgili kuruluşları tarafından
hazırlanan yeni kurallar ve standartlara göre, rüzgâr santrali işletmecileri
rüzgâr santrallerinde voltaj kontrolü
ve aşırı akım koruma (LVRT) (voltaj
düşmeleri sırasında rüzgâr türbinlerinin şebekeye bağlı kalabilmeleri)
konularında, rüzgâr enerjisi
endüstrisinin ilk günlerine göre çok
daha katı ve daha özel kurallara
uymak zorunda kalmaktadır. Bu
sorumluluk da rüzgâr santrali
işletmecileri ve türbin üreticilerini bu
standartlara uymak için projelerine
dinamik VAR teknolojisini dâhil etmeye yönlendirmektedir. Kimin sorumlu
olduğuna bakılmaksızın, şebeke
bağlantı koşullarının etkin ve
ekonomik bir şekilde karşılanması
tüm tarafların yararına olan bir husustur. Nihai amaç, tabii ki, rüzgâr
santrallerinin, kabul edilebilir bir
işletme maliyeti ve mümkün olan en
yüksek verim ile çalışırken kararlı ve
güvenilir bir enerji kaynağı olmalarını
sağlamaktır. Ancak, şebekedeki diğer
müşterilere iletilen gücün kalitesinin
ve şebeke güvenilirliğin de göz ardı
edilmemesi gerekir.
D-VAR® Sistemleri: Rüzgâr
Santrali Uygulamaları için
Ìdeal bir Strateji
Son yıllarda, AMSC’nin D-VAR
teknolojisi rüzgâr santralleri ile ilgili
şebeke bağlantı koşullarının
karşılanmasında tercih edilen yenilikçi
bir çözüm haline gelmiştir. Şebeke
bağlantı koşullarını karşılamasının
yanısıra, D-VAR sistemi basamak
şeklindeki voltaj değişimlerini azaltmak gibi ek işletimsel yararlar da
sağlamaktadır. Bunu gerçekleştirirken,
hassas bir şekilde belirlenmiş miktarlarda VAR’ları dinamik olarak sisteme
ekleyen veya sistemden çıkartan
gelişmiş güç elektroniği kullanır ve
birçok durumda geleneksel kondansatör bloklarından da yararlanır.
Kondansatör bloklarının devreye girip
çıkmalarının salt iki konumlu bir
işlem olmasına karşın, dinamik voltaj
kontrolü, sürekli ayarlanabilen radyo
ses şiddeti ayarına benzetilebilir.
4
D-VAR teknolojisi, iki yönlü bir
amortisör gibi çalışarak, bir yandan
VAR gereksinimine ve/veya rüzgar
santrallerinde ortaya çıkan voltaj kontrolü konularına bir çözüm bulurken
diğer yandan da transmisyon hatlarında oluşan genel voltaj kesilmelerinde
hassas rüzgar türbini jeneratörlerinin
de devreden çıkmalarını önleyerek
şebeke bağlantısı koşullarını sağlayan
ekonomik bir strateji sunmaktadır.
Bazı durumlarda rüzgâr türbini
jeneratörlerinin devrede tutulması
günümüzün santrallerinde bir büyük
sorun oluşturmaktadır ve yalnız bu
sorunun halledilmesi için bile dinamik
VAR teknolojisinin kullanılmasına
değer.
Rüzgâr santrali işletmecileri için
D-VAR çözümü, standartlara uyum
sağlamanın yanısıra, bazı önemli yan
avantajlar daha sunmaktadır. Dişli
kutularında devreye girip çıkmalardan
kaynaklanan zorlamaların ortadan
kaldırılması genellikle bakım gereksinimini azaltır ve donanımın ömrünü
uzatır. Ayrıca, kolektör barasında ani
voltaj kesintileri azaldığı için, bu
çözüm, yüksek veya düşük voltaj
durumlarında rüzgâr santralinin aşırı
akım korunma yeteneğinin gelişmesini
sağlar. Bu özellik megavat verimini en
yüksek düzeye çıkartarak gelirleri
yükseltir.
D-VAR sistemi, şebeke işletmecileri
için büyük VAR gereksinimlerini ve
kompanzasyon uygulanmamış rüzgâr
santrali işletmelerinden kaynaklanan
voltaj dalgalanmalarını ortadan
kaldırır. Bu sistemin voltajı dinamik
bir şekilde kontrol etme özelliği
nedeniyle, şebekeden bakıldığında,
rüzgar santralleri, daha çok sıredan
bir senkron jeneratöre benzerler. Bu
özellik, voltajı kontrol etmek amacıyla
kondansatör blokları kullanma
ihtiyacını azaltır, hattâ tamamen
ortadan kaldırır. Kondansatör bloklarının gerekli olduğu durumlarda,
daha az sayıda daha büyük değerli
ünite kullanarak çözüm sağlanabilir.
Bu da şebeke işletmecisi için daha
düşük maliyet, basamak şeklindeki
ani voltaj değişmelerinin D-VAR
sistemi tarafından dengelenmesi ve
kondansatör bloklarının pürüzsüzce
devreye girip çıkmalarının sağlanması
anlamına gelir.
Patentli D-VAR sistemleri, entegre
kontrol sistemleri ile birlikte, rüzgâr
santrali tesisleri için isteğe göre özel
olarak tasarımlanabilir. Örneğin,
küçük bir D-VAR cihazı (8MVA
kapasiteli) bir rüzgâr santralinde etkin
voltaj ve güç faktörü kontrol sistemi
oluşturmak üzere çok sayıda düşük
maliyetli orta gerilim kondansatör
bloğu ile birlikte kullanılabilir.
AMSC ayrıca, doğrudan
transmisyon şebekesine bağlanan,
yüzlerce megaVAR (MVAR) değerinde
reaktif kompanzasyona gerek duyan
büyük ölçekli çözüm gereksinimlerine
yönelik Statik VAR Kompansatör
(SVC) teknolojisine de sahiptir.
AMSC’nin SVC çözümlerinde tristör
anahtarlamalı kondansatör ve reaktör
sistemleri ve tristör kontrollü reaktör
teknolojisi kullanılmaktadır.
D-VAR Sistemleri Nasıl
çalışır
D-VAR sistemleri, esnek AC
transmisyon sistemleri (FACTS)
sınıfına giren, dinamik reaktif güç
kaynaklarıdır. Şekil 1’de görüldüğü
gibi, rüzgâr santralinin kolektör
barasına kurulmuş olan D-VAR
cihazları sürekli olarak şebeke
bağlantı noktasındaki voltajı izler
ve gerektiğinde hassas anlık işlemler
yapar.
D-VAR cihazının değişken çıkışı,
tipik olarak voltaj regülasyonu
için kullanılan ilk kaynaktır. Ek
kompanzasyon gerektiğinde D-VAR
sisteminin patentli kontrol sistemi bir
kondansatör bloğunu (veya reaktörü)
devreye sokup çıkartır. Tam
anahtarlama anında, D-VAR cihazı,
kondansatör bloğu ile aynı miktarda
VAR’ı derhal sisteme enjekte ederek
(veya devreden çıkartarak) basamak
şeklindeki ani voltaj değişiminin
oluşmasını önler. Bundan sonra
D-VAR sistemi gerekli miktarda VAR’ı
dinamik olarak enjekte ederek ya da
devreden çıkartarak normal voltaj
regülasyonu işlevine devam eder.
Özellikle, D-VAR sisteminin
kapasitif ve endüktif özelliklerinden
dolayı, normal olarak bir kondansatör
bloğunun devreye girip çıkmasına
neden olabilecek durumların büyük
bir kısmı giderilebilir; kondansatörlerin yıllık devreye girip çıkma sayısı
büyük ölçüde azaltılır. Bu sayede,
bakım süreleri kısalır ve kondansator
bloğu şalterlerinin veya devre
kesicilerinin işletme maliyeti düşer.
Rüzgâr santrallerinin içinde
kullanılmalarının yanısıra, Şekil 2’de
gösterildiği gibi, transmisyon
şebekesinde normal olarak
oluşabilecek voltaj sorunlarında da
(voltaj kesintileri veya sıçramaları
gibi) D-VAR sistemi rüzgâr santralinin
korunmasına yardımcı olur. D-VAR
sisteminin algılama ve kontrol
düzeneği, rüzgâr santrali kolektör
barasındaki veya transmisyon
şebekesine bağlantı noktasındaki
voltajı sürekli olarak izler. Voltaj,
önceden ayarlanmış bir hedefin veya
bant genişliğinin dışında yükselecek
veya düşecek olursa, D-VAR sistemi
derhal devreye girer. Durumu tama-
men düzeltmek için yeterli miktarda
reaktif güç enjekte ederek veya devreden çıkartarak voltajı arzu edilen
sınırlar içinde tutar.
Bölgeye Has D-VAR
Çözümü Geliştirilmesi
Her ne kadar tüm rüzgâr santralleri için geçerli olan bazı ortak faktörler mevcut olsa da, voltaj ve güç kontrolü için bir çözüm belirlenmesinde
dikkate alınması gereken her santralin
kendine has özellikleri vardır. Bazı
rüzgâr santralleri yalnız basit
kondansatör bloklarının desteğinden
Şekil 1: Bir rüzgâr santraline bağlı tipik dinamik VAR sistemi ve kondansatörler. Şekilde gösterilen
dinamik VAR sistemi, tipik bir rüzgâr santralinde voltajın veya güç faktörünün şebeke işletmecisi
tarafından belirlenen sınırlar içinde kaldığından emin olmak için kolektör barasını ve/veya transmisyon
şebekesi voltajını ve güç faktörünü sürekli olarak izler ve kontrol eder. Sürekli regülasyon, dinamik
VAR sistemini tarafından VAR enjekte edilmesi veya devreden çıkartılması ve kondansatör ve reaktör
bloklarının kontrollü ve kesintisiz olarak devreye girip çıkmalarının kombinasyonu ile gerçekleştirilir.
Sistem ayrıca, transmisyon şebekelerinde genellikle meydana gelen ve rüzgâr türbinlerinin devreden
çıkmalarına neden olabilen ani voltaj değişikliklerinin etkilerini de asgari düzeye indirir.
Şekil 2: D-VAR sistemi kullanılan 130 MW kapasiteli bir rüzgar çiftliğinde rüzgâr koşullarını
değiştirerek elde edile voltaj profiline bir örnek.
5
başka bir şeye gerek duymadan,
rüzgâr santralinin VAR gereksinimini
karşılayabilecek çok güçlü bir
şebekeye bağlanma şansına sahiptir.
Diğer rüzgâr santralleri ise, üretimleri
transmisyon şebekesini etkilemeyecek
kadar küçük olabilir veya daha az katı
kuralların uygulandığı minimum MW
büyüklüğünün altında kalabilirler.
Ancak, rüzgâr enerjisinin temel
ekonomisinin iki özelliği nedeniyle bu
durumlar oldukça nadirdir. Birincisi:
ölçek ekonomisi, şebekenin bölgesel
kapasitesine göre daha yüksek kapasiteli, daha büyük rüzgâr santrallerinin kurulmasını desteklemektedir.
Ìkincisi ise; doğaları gereği rüzgâr
Toplam kurulu güç kapasitesi,
yeni rüzgâr türbinleri ve rüzgâr
santrallerinin kurulmasına
bağlı olarak büyümeye devam
ederken, şebeke bağlantı
kriterlerine uyumun önemi
giderek artmaktadır.
santralleri genellikle enerji dağıtım
şebekesinin güçlü olmadığı, sapa bölgelerde kurulurlar. Bu etkenlerin sonucu olarak, birçok rüzgar santrali hem
yasal bağlantı standartlarına uymak
ve hem de optimal işletme koşullarını
sağlamak için bir voltaj kontrolü
stratejisine gerek duyar. Dikkate
alınması gereken etkenler arasında
yerel şebeke bağlantısının gücü, rüzgâr
santralinin boyutu, rüzgâr türbini
jeneratörünün türü ve şebeke
işletmecisinin bağlantı şartnamesi yer
alır. Voltaj kontrolü için bir strateji
geliştirmenin en iyi yolu santrale has
bir analiz yapılmasıdır. Bu analiz,
şebekenin gücünün ve koşullarının
teknik açıdan ayrıntılı olarak incelenmesini ve önerilerin bir rapor halinde
sunulmasını içerir.
American Superconductor
firmasının çok deneyimli şebeke
transmisyon planlamacılarından
oluşan kadrosu bu inceleme hizmetini,
karşılığında bir bedel veya yükümlülük talep etmeksizin sağlarmaktadir.
Firma, bu gereksinimlerin
karşılanmasının en iyi ve en ekonomik
çözümüne yönelik sistem koşullarının
anlaşılmasının ilk adımı olduğuna
6
Önde görülen D-VAR cihazı bu rüzgâr santralinin şebeke bağlantı koşullarını sağlamaktadır.
inandığı için müşterilerine bu
hizmetleri sunmaktadır.
Bazı Íşletme Maliyeti
Faktörleri
Rüzgâr enerjisi tesisleri uzun vadeli
yatırımlardır; bu nedenle reaktif kompanzasyon seçeneklerini doğru bir
şekilde değerlendirmek için altyapı
unsurlarının ilk yatırım maliyeti ile
birlikte kümülatif işletme maliyeti de
dikkate alınmalıdır. Bu, genellikle
giderleri ve verimi de göz önünde
bulunduran, sistemin zaman içerisindeki işletme maliyeti hesabını içerir.
Bu giderler, reaktif kompanzasyon
çözümleri de dâhil, tesisteki ekipmanlarının çalıştırılması için gerekli olan –
bedeli ödenecek – güç harcamalarını
da kapsar.
Örneğin, hemen hemen bütün güç
ekipmanlarında olduğu gibi, soğutma
da göz önünde bulundurulması
gereken bir husustur. Güç elektroniği
cihazlarının soğutulmasında kullanılan
iki ana yöntem vardır; sıvı ile soğutma
ya da hava ile soğutma... Boru tesisatına, bir pompaya, vs. gerek duyulmadığı için hava ile soğutma tabii ki
daha az karmaşıktır ve daha basit
olan hava soğutma sistemleri bilinen
sıvı soğutma sistemlerine göre çok
daha az güç çektikleri için işletme ve
bakım giderleri de çok daha düşüktür.
Dikkate alınması gereken diğer bir
husus da kontrol sisteminin esnekliğidir. Bu yalnızca kurlumun
başlangıç evrelerinde değil, rüzgâr
santralinin işletmeye alınmasından
sonraki dönemler için de önemli bir
husustur; çünkü bu husus, donanımın
rüzgâr santralinin koşullarına ve
gereksinimlerine daha iyi uyarlanabilmesini sağlar. Rüzgâr santralinin
tasarımlanmasında dikkate alınması
gereken önemli bir konu da, rüzgâr
türbini imalatçısının ürününü kullanılacağı yere uyarlamaya istekli
olmasıdır.
Zaman içinde koşulların
değişmesine bağlı olarak rüzgâr
santralinde değişiklikler yapılması
veya santralin büyütülmesi halinde
kontrol sisteminin duruma uyum
sağlama olanağı da göz önüne alınmalıdır. Ayrıca, tüm benzer donanımlarda olduğu gibi, dinamik VAR
cihazlarının da bakım gereksinimleri
vardır. Üreticinin bu konuda yeterli
düzeyde destek sunabilmesi çok
önemlidir. Örneğin, AMSC’nin D-VAR
sisteminde olduğu gibi, bazı sistemler
üreticileri tarafından, ya çok uygun
bir bedel karşılığında ya da yıllık
bakım paketi kapsamında 24/7/365
izlenebilmektedir. Bu tür hizmetler
rüzgâr santrali işletmecilerine
donanımın düzgün bir şekilde çalıştığı
ve bekledikleri koruma ve güvenirliğin
sağlandığı konusunda güven verir.
Diğer hizmetler kuruluma has
donanım ve yazılım desteğini de
kapsamalıdır. Bakım faktörü ömür
boyu süren işletme maliyetinin bir
parçasıdır.
Özet
Günümüzde, şebekenin uzak
bölgelerinde bulunan büyük ölçekli
rüzgâr santrallerinde eski rüzgar
santrallerine göre daha sofistike voltaj
kontrol stratejileri kullanılmaktadır.
Rüzgâr santrallerinin kendine has
durumları ve bilinen “kondansatör
blokları ile voltaj kontrolü”
yaklaşımının avantajlarının da dikkate
alınmasını gerektiren özel işletme
koşulları mevcut olabilir. VAR
cihazlarının – bazı durumlarda
kondansatör blokları ile birlikte –
kullanılması alışılagelen çözümlerin
birçok olumsuz sonuçlarını da
ortadan kaldırır. Bu yaklaşım, rüzgâr
santrali tasarımcısı/işletmecisine ve
şebeke işletmecisine büyük yarar
sağlamaktadır.
D-VAR sisteminin
rüzgâr santrali için
avantajları:
• Şebeke bağlantı standartları
sağlanmış olur.
• Transmisyon şebekesinden
kaynaklanan voltaj düşmeleri ve
sıçramaları azalır. Bu, rüzgâr
santralinin çevrimiçi kalma
olasılığını arttırır ve rüzgâr türbini
jeneratörlerinin devreden çıkma
sorunlarının önlenmesine katkıda
bulunur. Bu, aynı zamanda rüzgâr
santralinin çıkış gücünün en üst
düzeye çıkartılmasına yardımcı
olarak gelirin artmasını sağlar.
• Yerel ya da uzakta bulunan kondansatör bloklarının devreye girip
çıkmalarından kaynaklanan,
kademe şeklindeki voltaj
değişiklikleri asgari düzeye indirilir
veya tamamen giderilir. Böylece
dişli kutusunun aşırı zorlanması
veya hasar görmesi önlenmiş olur.
• Kondansatör bloklarının açıp
kapama olaylarının minimuma
indirilmesi bakım maliyetlerini
düşürür.
• Şebeke bağlantısı genel giderleri
minimum düzeye indirilir.
D-VAR sisteminin şebeke
için avantajları:
• Büyük miktardaki VAR talepleri ve
kompanzasyon uygulanmamış
rüzgâr santrali işletmelerinin neden
olduğu voltaj dalgalanmaları
ortadan kalkar. Rüzgâr santrali
kararlı ve pürüzsüz voltaj profilini
korur.
American Superconductor
(AMSC) Hakkında
American Superconductor (AMSC),
transmisyon şebekelerine ve dağıtım
sistemlerine voltaj ve reaktif güç
desteği sağlayan D-VAR STATCOM
ve STATIC VAR Kompanzasyon
(SVC) sistemlerinin üreticisidir. Rüzgâr
santrallerine ek olarak, AMSC D-VAR
sistemleri voltaj kararsızlığı, güç
aktarımı kısıtlamaları ve kararlıdurum voltaj regülasyonu gibi çok
çeşitli şebeke sorunlarının
çözülmesinde dünya çapında kullanılmaktadır. AMSC, yüksek sıcaklık
süper-iletken (HTS) kablolarının ve
süper-iletkenli büyük döner
makinelerin dünyadaki en önde
gelen satıcısı ve dinamik reaktif güç
stabilizasyon ürünleri tedarikçilerinin
lideridir. AMSC’nin HTS (yüksek
sıcaklık süper-iletken) kablo ve güç
elektroniği konvertörleri, çok çeşitli
yeni elektrik transmisyon ve dağıtım
sistemlerinin, iletimin, dinamik reaktif
güç stabilizasyonu çözümlerinin de
aralarında bulunduğu medikal ve
endüstriyel süreç uygulamalarının,
büyük gemi tahrik motorları ve
jeneratörlerinin, akıllı kontrol
edilebilen süper-iletken güç kabloları
ve gelişmiş savunma sistemlerinin en
önemli bileşenini oluşturur. Firmanın
ürünleri, “Dünyanın Elektrik
Kullanımında Devrim Yaratma“ temel
ilkesi altında yüzlerce patent ve lisans
tarafından desteklenmektedir. Daha
fazla bilgi http://www.amsc.com
adresinde mevcuttur.
• Bazı durumlarda transmisyon
sistemine, ek kondansatör blokları
kurma ihtiyacı ortadan kalkar.
• Herhangi bir nedenle iletim
kondansatör blokları kurulmuşsa,
onların yerel rüzgâr santraline olan
etkisi minimum düzeye iner.
7
Dünyanın Elektrik Kullanımında Devrim Yaratma
Lütfen www.amsc.com adresimizi ziyaret edin veya [email protected] adresimize e-posta gönderin
AMSC Power Systems
8401 Murphy Drive
Middleton, WI
53562 USA
ph +1 608 831 5773
fx +1 608 831 5793
www.amsc.com
AMSC China - Beijing
1829 Capital Group Plaza
6 Chaoyangmen Beidajie,
Dongcheng District,
Beijing, China 100027
ph +86 10 6554 4943
fx +86 10 8528 2306
www.amsc-china.com
AMSC Power Systems
Europe GmbH
Industriering Ost 66
47906 Kempen
Germany
ph +49 2152 8909421
fx +49 2152 8909422
www.amsc.com
AMSC India
701 Devika Tower 6
Nehru Place
New Delhi 110019 India
ph +91 11 41617069
fx +91 11 26234422
www.amsc-india.com
American Superconductor
(AMSC)
64 Jackson Road
Devens, MA
01434-4020 USA
ph +1 978.842.3000
fx +1 978.842.3024
www.amsc.com
© 2010 American Superconductor Corporation. Tüm hakları saklıdır. ABD’de basılmıştır.
American Superconductor ve tasarımı, AMSC, POWERED BY AMSC, “Revolutionizing the Way the World Uses Electricity” AMSC’nin ticari markaları, D-VAR ise tescilli
ticari markasıdır. Tüm diğer markaların mülkiyeti kendi sahiplerine aittir.
WF_WPTRK_A4_0110