YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAĞINA SAHİP DAĞITIM ŞEBEKELERİNDE ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ VE YÜKSEK GÜÇLÜ ARAÇ ŞARJ ÜNİTELERİNİN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Günümüzde artan enerji talebi, yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye entegrasyonunu ve güç sistemlerinde kararlı işletmeyi daha önemli hâle getirmiştir. Güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir kaynaklar çevre dostu olmalarına rağmen üretimlerinin değişken olması, dağıtım şebekelerinde gerilim dalgalanmaları, güç akışı düzensizlikleri ve hat/trafo yüklenmeleri gibi teknik sorunlara yol açabilmektedir. Buna ek olarak, elektrikli araç kullanımının hızla artmasıyla birlikte yüksek güçlü şarj istasyonlarının şebekeye bağlanması, ani ve yüksek güç talepleri nedeniyle mevcut yüklenme problemlerini daha da belirgin hâle getirmektedir. Bu çalışma, küçük bir ilçe yükünü temsil eden gerçekçi bir dağıtım şebekesi modeli üzerinde; yenilenebilir enerji üretim kaynakları, yüksek güçlü şarj üniteleri ve enerji depolama sistemlerinin birlikte çalışması durumunda ortaya çıkan yıllık ve mevsimsel etkileri incelemektedir. Model kapsamında 100 MVA güç trafosu, 23,6 MW rüzgâr santrali, 57 MW güneş santrali, 6 MW elektrikli araç şarj ünitesi, 10 MW TIR şarj ünitesi ve her iki üretim kaynağına bağlı 10'ar MW kapasiteli enerji depolama birimleri kullanılmıştır. Bu yapı üzerinden yedi farklı senaryo oluşturularak sistem davranışı ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, enerji depolama sistemlerinin trafo yüklenmesini azalttığını, hat akışlarını dengelediğini ve şebekenin genel işletme kararlılığını belirgin biçimde artırdığını göstermiştir. Yüksek güçlü şarj ünitelerinin tek başına sisteme bağlandığı senaryolarda pik yük artışları oluşurken, depolama sistemlerinin eklendiği durumlarda bu olumsuz etkilerin büyük ölçüde azaldığı görülmüştür. Bu sonuçlar, enerji depolama birimlerinin yenilenebilir üretimle çalışan modern dağıtım şebekeleri için kritik bir bileşen olduğunu ortaya koymaktadır.

Today, the increasing energy demand has made the integration of renewable energy sources into power systems and the stable operation of distribution networks more critical. Although renewable resources such as solar and wind energy are environmentally friendly, their variable production characteristics may cause technical issues in distribution systems, including voltage fluctuations, irregular power flows, and increased line and transformer loading. Additionally, with the rapid growth in electric vehicle adoption, the connection of high-power charging stations to the grid has further amplified existing loading and stability problems due to sudden and intensive power demands. This study investigates the annual and seasonal impacts that arise when renewable generation units, high-power charging stations, and energy storage systems operate simultaneously on a realistic distribution network model representing the load of a small district. Within the model, a 100 MVA power transformer, a 23.6 MW wind power plant, a 57 MW solar power plant, a 6 MW electric vehicle charging station, a 10 MW heavy-vehicle (truck) charging unit, and two 10 MW energy storage units connected to the renewable plants were used. Seven different operating scenarios were constructed, and the system behavior under each scenario was examined in detail. The findings reveal that energy storage units reduce transformer loading, balance line power flows, and significantly enhance the overall operational stability of the distribution network.While scenarios involving only high-power charging units resulted in notable peak load increases, the inclusion of energy storage systems effectively mitigated these adverse effects. Overall, the results demonstrate that energy storage units are a critical component for modern distribution networks with high renewable penetration.