Modeling and simulation of microgrid control

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynaklarının endüstriyel elektronik yoluyla güç sistemine entegrasyonu ve bilgi teknolojilerinin geliştirilmesi, yeni bir konsept olan Akıllı Şebeke (Smart Grid)'in ortaya çıkmasına yol açmıştır. Akıllı Şebeke, güvenlik, enerji verimliliği ve güç sistemi işlemlerinin güvenilirliği için gelecekteki ihtiyaçları karşılayan elektrik şebekesidir. Mikro şebeke, akıllı şebekenin temel bir unsuru ve anahtar bir bileşenidir. Son birkaç on yılda, dağıtık enerji kaynaklarının güç sistemleri içinde hızla yayılmasıyla birlikte mikro şebekelere olan ilgi artmaktadır. Bir mikro şebeke, dağıtılan enerji kaynaklarını, depolama aygıtlarını (volanlar, enerji kapasitörleri ve bataryalar) ve esnek yükleri birleştirir ve güç şebekesine şalterler vasıtasıyla bağlanır. Akıllı şebekelerin ana bileşeni olarak mikro şebekeler enerji verimliliğini, güç sisteminin güvenilirliğini ve karbondioksit emisyonlarını azaltmayı amaçlamaktadır.Bu tezde, güç sistemlerinde, özellikle de mikro şebekelerde yeni bir yaklaşım olan dağıtık enerji kaynaklarının türleri ve teknolojileri değerlendirilmiştir. Bu araştırma çalışmasında, mikro şebeke sisteminin modellenmesi, simülasyonu ve kontrolü ortaya konulmuştur.Durum çalışmaları için Karabük Üniversitesi kampüsünün dağıtık güç şebekesi kullanılmıştır. Karabük Üniversitesi mikro şebekesinin yapısı ve bileşenleri iki modlu çalışmada (ada ve şebekeye bağlı) incelenmiş ve tartışılmıştır.Ada ve şebeke bağlantılı modlar için Karabük Üniversitesi mikro şebekesinin simülasyon modelleri Matlab / Simulink üzerinde geliştirilmiştir.

The integrating of renewable energy resources into the power system through industrial electronics and development of information technologies have pushed to emerging a new concept – Smart Grid. Smart Grid is an electrical network that should provide future requirements for security, energy-efficiency and reliability of the power system operation. Microgrid is a basic element and a key component of Smart Grid. During the last decades with rapid penetration of distributed energy resources into the power system, the interest on microgrid has been growing. Microgrid appears with the development of distributed generations and distributed energy resources, such as PV, wind, microturbines, fuel cell, combined heat and power, etc. Microgrids as a key component of Smart Grid are intended to improve energy efficiency, a reliability of power system and decrease carbon dioxide emissions.In the thesis are considered types and technologies of distributed energy resources which are a new approach in power system, particularly in microgrid. This work presents modeling, simulation and control of the microgrid system operation.The substation of distribution network of Karabuk University campus is used for case studies. The structure and components of Karabuk University microgrid are considered and discussed in a two mode operation – islanded and grid connected. Simulation models of Karabuk University microgrid for islanded and grid connected modes are developed on Matlab/Simulink.