Bir mikro şebeke modellenebilmesi için ilk önce şebekeye dahil olacak birimlerin ve elemanların matematiksel formülleri çıkarılarak çıkarılan bu formüllere göre sistemin modellemesi yapılabilir. Matematik formülleri bilinen sistemler yada elemanların modellemesi yapılabilmektedir.

İlgili yazının Youtube hesabımdaki kaydı aşağıdaki gibidir:

Çalışmanın detaylı anlatımını, formüllerini, kodlarını ve grafiklerini inceleyecek olursak. Bir mikro şebekenin modellenebilmesi için ilk önce mikro şebekede enerji sağlayacak birimlerin ve üretilen enerjinin tüketildiği birimlerin neler olduğunu belirlemek gerekmektedir. Bir mikro şebeke için bu parametreler belli olduktan sonra birimlerin matematiksel formülleri ve birbirleri arasındaki bağlantıdan kaynaklanan matematiksel işlemler dikkate alınarak mikro şebeke tasarlanabilmektedir. İçerisinde PV panel, Rüzgar Türbini, depolama sistemi ve yükün olduğu örnek bir mikro şebekenin blok diyagramı aşağıdaki gibidir.

Şebekeden bağımsız bir yükü besleyen hibrit bir enerji sisteminin blok diyagramı mevcuttur. İlgili sisteme ait matematiksel ifadeler ilgili açıklamalar ile birlikte aşağıda yer almaktadır:

Matematik formülleri verilen PV panel, rüzgar türbini ve bataryayı MATLAB Simulink ortamında modelleyerek İstanbul ili için meteoroloji değerleri alınıp sistem girdileri elde edilerek bu sistem girdilere göre PV panelin, rüzgar türbinin ve sistemin ürettiği yada harcadığı güç ile birlikte bataryanın güçü 24 saatlik durum için incelenmiştir. Rüzgar türbini için sınır değeri 13.5 seçildiği için ve İstanbul ilinde 12-19 saatleri arasında rüzgar değerleri bu değeri aştığı için rüzgar türbini üretim yapmamakta ve sistemin üretilen-harcanan kısmı ile batarya gücünün zamana göre grafikleri incelendiğinde bu fark edilmiş oluyor.

Matlab Kodu:

clear all

clc

% İstanbul İli 24 Mayıs Meteoroloji Değerleri ve Güneş Paneli ile Rüzgar Türbininin Nominal Değerleri

Tt = [15,16,17,18,19,20,21,23,24,26,27,27,27,28,29,29,29,28,26,22,20,18,17,16];                                                    

% Panel yüzeyinin t periyodundaki sıcaklık değeri [0C].

Pnom_PV = [300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300,300]; 

% t sıcaklığında her bir PV panelin nominal gücü [W].

Rad_t = [1541,1650,1759,1956,2060,2325,2825,2955,3035,3160,3260,3326,3515,3608,3593,3250,3300,3320,2731,2365,2050,1936,1810,1773]; 

% Güneş ışınımının t periyodundaki değeri [W/m2].

V_t = [4,4,5,5,6,6,8,9,10,11,13,14,15,16,16,16,16,15,14,13,11,8,7,6];    % Rüzgar hızının t periyodundaki değeri [m/s].

P_WT_nom = [3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000,3000];

% Rüzgar türbininin nominal gücü [W].

SoE_ini = 400;            % Enerji depolama sistemi başlangıç enerji durumu [Wh].

P_load_t = [750,710,670,580,595,605,812,922,1028,1138,1145,1058,965,850,835,722,612,805,980,1065,1152,1041,930,922];         

% t periyodundaki yükün güç talebi [W].

t = [1:24];              % Zaman [saat]

plot(t,ScopeData1.signals.values); % PV Panel Güçü

xlabel(‘\bf Zaman (saat)’);

ylabel(‘\it PV Panel Güçü(wh)’);

title(‘\bf Zamana Göre PV Panelin Güç Değişimi’);

hold on;

plot(t,ScopeData2.signals.values); % Rüzgar Türbini Güçü

xlabel(‘\bf Zaman (saat)’);

ylabel(‘\it Rüzgar Türbini Güçü(wh)’);

title(‘\bf Zamana Göre Rüzgar Türbininin Güç Değişimi’);

hold on;

plot(t,ScopeData3.signals.values); % Ev Güçü

xlabel(‘\bf Zaman (saat)’);

ylabel(‘\it Evin Harcadığı Güç(wh)’);

title(‘\bf Zamana Göre Evin Harcadığı Güç Değişimi’);

hold on;

plot(t,ScopeData4.signals.values); % Sistemin Ürettiği Yada Harcadığı Güç

xlabel(‘\bf Zaman (saat)’);

ylabel(‘\it Üretilen-Harcanan Güç(w)’);

title(‘\bf Zamana Göre Üretilen-Harcanan Güçün Değişimi’);

hold on;

plot(t,ScopeData.signals.values); % Batarya Güçü

xlabel(‘\bf Zaman (saat)’);

ylabel(‘\it Batarya Güçü(w/s)’);

title(‘\bf Zamana Göre Batarya Güçünün Değişimi’);

hold on;

Scope Çıktıları:

Her farklı renk başka bir saati göstermektedir. Aşağıdaki grafiklerde 24 saat için 24 ayrı renkte gösterim sağlanarak her saatte her birimin ne kadar üretim yada harcama yaptıkları belirlenmiştir.

Bataryanın 24 saatte depoladığı enerji miktarları. Her renk farklı bir saati göstermektedir.

Grafikler: