Examining and optimization of harmonic related impacts of photovoltaic based distributed generation systems on electric power networks

Güç sistemlerinde yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan fotovoltaik tabanlı dağıtılmış enerji üretim sistemlerinin son yıllarda hızla artmasıyla birlikte bu sistemlerin bünyesinde bulundurduğu fotovoltaik arayüzlerinden dolayı enterkonnekte sistemde oluşan harmonik bozulmalar da artmaktadır. Ayrıca, günlük hayatta kullanılan elektronik cihazların nonlineer karakteristikli olması, güç kalitesini önemli ölçüde etkilemektedir. Enerji talebindeki artışlara bağlı olarak giderek daha karmaşık bir yapı alan elektrik şebekelerinde güç kalitesi de göz önüne alınması gereken önemli bir unsur olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında doğrusal olmayan yüklerin bulunduğu bir elektrik şebekesinde fotovoltaik sistemlerin bağlandığı ve bağlanmadığı durumlarda sistemin ayrıntılı olarak harmonik güç akışı analizi yapılmış ve sonuçlar ayrıntılı bir şekilde irdelenmiştir. Güç kalitesinin sürekliliği ve güvenilirliği açısından efektif gerilim değerlerinin, tekil harmonik bozulma değerlerinin ve toplam harmonik gerilim bozulma değerlerinin belirli sınırlarda olması beklenildiğinden dolayı, harmonik güç akışı analizinden elde edilen sonuçları istenilen aralıkta tutmak için şebekeye bağlanan fotovoltaik sistemlerin çıkış güçlerinin planlanması ve bu sistemlerin şebekeye nereden bağlanacağının belirlenmesi güncel bir araştırma konusudur. Bu bağlamda, harmonik güç kalitesi kısıtları göz önüne alınarak bu kaynakların sistemdeki katılım oranları Genetik Algoritma kullanılarak hesaplanmıştır. By rapidly increasing amount of photovoltaic based distributed generation system, which is one of the renewable energy resources, in power systems recently, harmonic distortions also rise due to the photovoltaic interface of this system in the interconnected power network. Moreover, nonlinear characteristic of electronic devices utilized in the daily life considerably influences the power quality. The power quality emerges as an important factor that should be taken into account in electrical networks which have gradually complex structure depending on the increase in energy demand. In this thesis, harmonic power flow analysis have been conducted in electricity networks with and without photovoltaic systems in the presence of nonlinear loads, and results have been examined in detail. Planning the output power of grid-connected photovoltaic systems and determining the location of these systems in the power network in order to keep the RMS voltage values, individual harmonic distortion values, and total harmonic voltage distortion values within their limits are current research subjects. In this regard, penetration levels of these sources have been evaluated by using Genetic Algorithm taking into account harmonic power quality constraints. 147