oguz yilmaz

TÜRKİYE ELEKTRİK SİSTEMİ’NDE YAN HİZMETLER

ELEKTRİK ÜRETİCİLERİ DERNEĞİ İÇİN BİLGİLENDİRME SUNUMU (ÖZET)

19 Temmuz 2012, Ankara

Yük. Elekrik-Elektronik Müh. Oğuz YILMAZ Başuzman Araştırmacı, TÜBİTAK oguz.yilmaz[at]ieee.org oguz.yilmaz[at]tubitak.gov.tr

Genel BakıĢ

Türkiye Elektrik Sistemi’nde Yan Hizmetler (Elektrik Piyasası Yan Hizmetler Yönetmeliği)

• Primer Frekans Kontrolü (Primary Frequency Control, governor action)

• Sekonder Frekans Kontrolü (Secondary Frequency Control, AGC)

• Üreticilerden Reaktif Güç Desteği Sağlanması (Reaktif Güç Kontrolü) (Reactive Power Support

and Voltage Control)

• Oturan Sistemin Toparlanması (System Restoration and Black-start)

• Anlık Talep Kontrolü (Demand Side Management)

• Bekleme Yedekleri (Stand-by reserves)

• Bölgesel Kapasite Kiralama Hizmeti

Santralların Yan Hizmet Yeterlilikleri

• Frekans Kontrolü

• Reaktif Güç Desteği Sağlanması (Reaktif Güç Kontrolü) (Reactive Power Support and Voltage

Control)

• Toparlanma Yeteneği (Black-start capability)

Yan Hizmetlerin Ġzlenmesi ve Denetimi

• Tübitak Yan Hizmetleri İzleme ve Değerlendirme Yazılımı

• TEİAŞ Yan Hizmetler Merkezi İzleme ve Kontrol Sistemi

- 2 -

oguz.yilmaz[at]ieee.org


Türkiye Elektrik Sistemi’nde Yan Hizmetler

Yük-Frekans Kontrolü (Load-Frequency Control) özelinde,



• Bekleme Yedekleri (Stand-by reserve)


Acil Durum Kontrolü (Emergency Control) özelinde,



Gerilim Kontrolü ve Reaktif Güç Desteği (Volts/VAR Control) özelinde,

• Üreticilerden Reaktif Güç Desteği Sağlanması (Reaktif Güç Kontrolü) (Reactive

Power Support and Voltage Control)

Türkiye Elektrik Sistemi’nde özel bir anlaşmaya tabi yan hizmetler aşağıdaki şekilde

sınıflandırılabilir. (Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği Madde 125 - Elektrik Piyasası

Yan Hizmetler Yönetmeliği)

- 3 -




Yük-Frekans Kontrolü (Load-Frequency Control)

Primer Frekans Kontrolü

(Yan hizmetler yönetmeliğinde tanımlı, anlaĢmaya tabi, zorunlu yan hizmet)

Amaç => Üretim-Tüketim dengesinin anlık sağlanması

Gücün değişimi için zaman gereksinimi

Kinetik enerji değişimi, frekans sapması

Belirli bir standart dahilinde, ünitelerin frekans sapmasına oransal, otomatik ve

sürekli tepkisi

Örnek simülasyonlar

Detaylar için Oguz Yilmaz, «Yük-frekans Kontrolü Ve Türkiye Elektrik Sistemi

Uygulamaları, Genel Değerlendirmeler», ICCI 2012, İstanbul

- 4 -




Primer Frekans Kontrolü-Analoji

50

49

Emniyet

tıkacı

1) Seviye: 50 birim

Giriş debi: 80 birim

Çıkış debi: 80 birim

2) Çıkış debi: 80=>82

Giriş debi: 80 birim

Seviye: 50=>49

3) Çıkış debi:82

Giriş debi: 80=>82

Seviye: 50=>49

4) Giriş debi: 82

Çıkış debi:82

Seviye: 49.8

49.8

- 5 -



1) Üretim=Tüketim

2)-3)Üretim<Tüketim

4) Üretim=Tüketim

Primer Tepki sonucu üretim-tüketim

dengesinin sağlanması ve frekans

düĢüĢünün durdurulması

Kaynak: ENTSO-E Operation Handbook



Sekonder Frekans Kontrolü


1.amaç => Frekans sapmasının ortadan kaldırılması

2.amaç =>Bölgeler arası yük akışlarının planlanan değerlerde tutulması

Bir grup üretim tesisi üzerine, sistem bazında, SCADA/EMS sistemi AGC

(Automatic Generation Control) fonksiyonu aracılığıyla uygulanan merkezi

kontrol




- 8 -





Tersiyer Frekans Kontrolü

(Mevcut durumda, ġebeke Yönetmeliği’nde, Dengeleme Güç Piyasası

kapsamında sağlanan yan hizmet olarak tanımlanmaktadır.Yan Hizmetler

Yönetmeliği’nde yer almamaktadır.)

1.amaç => Sekonder Frekans Kontrolu için, özellikle otomatik denetim

altındaki gerekli rezerv sürekliliğinin sağlanması

2.amaç =>Sekonder Rezervin yetersiz olduğu durumlarda, gerçek zamanlı

dengeleme. (Directly Activated Tertiary Reserve)

Mevcut durumda, dengeleme birimleri tarafından, Elektrik Piyasası Dengeleme

ve Uzlaştırma Yönetmeliği hükümleri uyarınca, dengeleme güç piyasası

kapsamında verilen yük alma ve yük atma talimatları aracılığıyla sağlanır.



- 10 -





Bekleme Yedekleri

(Yan hizmetler yönetmeliğinde tanımlı, anlaĢmaya tabi, yan hizmet)

1.amaç => Mevcut yönetmelik tanımıyla, öngörülemeyen sebeplerle

tüketimin hesaplanan talep tahminlerinin üzerinde gerçekleşmesi durumunda

tersiyer rezervin serbest hale getirilmesi.

2.amaç => Mevcut yönetmelik tanımıyla, tersiyer rezervin yetersiz kalması

durumunda tersiyer rezerv oluşturulması.

Mevcut durumda, üretim kapasitesini ikili anlaşmalar, Gün Öncesi Piyasası ve

Dengeleme Güç Piyasası vasıtasıyla satamamış ve Elektrik Piyasası Yan

Hizmetler Yönetmeliği hükümleri uyarınca önceden seçilmiş, devrede olmayan

(offline) üretim tesislerinin devreya alınması vasıtasıyla sağlanır.

- 12 -




Yük-Frekans Kontrolü, ENTSO-E Tanımları ve Uygulamaları, Genel

- 13 - Kaynak: ENTSO-E Operation Handbook


Yük-Frekans Kontrolü, ENTSO-E Tanımları ve Uygulamaları, Genel

- 14 - Kaynak: ENTSO-E Operation Handbook
















- 15 -




Acil Durum Kontrolü (Emergency Control)

Anlık Talep Kontrolu (Instantaneous Demand Control)


Amaç => Mevcut yönetmelik tanımıyla, ani bir üretim-tüketim dengesizliği

durumunda primer frekans kontrolüne ek olarak, frekansın düşük frekans

rölelerinin çalıştığı seviyeye (49 Hz) düşmesini önlemek,

Mevcut durumda,

TEİAŞ tarafından düzenlenen ihaleler aracılığıyla belirlenen, elektrik

tüketimi ihale ilanında belirtilen seviyenin üzerinde olan, iletim sistemine

bağlı gönüllü tüketim tesislerince,

TEİAŞ tarafından belirtilecek teknik kriterleri sağlayan ve tüketim tesisi

sahibi tüzel kişilerce tesis edilecek Anlık Talep Kontrolu röleleri vasıtasıyla,

İhalede belirlenen yük miktarının,

Frekansın TEİAŞ tarafından belirlenen frekans kademesine (>49 Hz)

düşmesi durumunda atılması vasıtasıyla sağlanır.

- 16 -





Anlık Talep Kontrolu (Instantaneous Demand Control)

Teknik Kriterler

TEİAŞ’ın mevcut yönetmeliklerde tanımlı uygulamasına göre bu hizmet, ilgili

tüketim tesisinde, belirlenmiş yük/yükler için tesis edilecek Düşük Frekans Yük

Atma Röleleri (Underfrequency Load Shedding Relay) vasıtasıyla

gerçekleştirilecektir.

Bu yan hizmetin yürürlüğe girmesinden önce, ilgili tüketim tesisi için,

belirlenmesi gereken ve uygulamaya esas olacak temel parametreler,

Yük Atılacak Frekans Seviyesi,

İlgili tüketim tesisinde atılacak yük miktarı ve fiderler

Yük atımı başlangıcı için maksimum gecikme süresi

Yük atımının tamamlanma süresi

Yük atımının sürdürüleceği toplam süre (azami 15 dakika)

olarak belirtilebilir.

Yük Atma Röleleri Teknik Karakteristikleri

- 17 -





Oturan Sistemin Toparlanması’na Katılım


(System Restoration and Blackstart)

Amaç => İletim sisteminin kısmen veya tamamen oturması durumunda, TEİAŞ’ın

en az kayıpla, mümkün olduğunca hızlı ve güvenli bir şekilde arzı müşterilere

tekrar sağlaması

Mevcut durumda,

Harici bir enerji kaynağına ihtiyaç duymadan devreye alınabilen ve Elektrik

Piyasası Yan Hizmetler Yönetmeliği uyarınca imzalanan Yan Hizmet

Anlaşmaları’nda belirtilen teknik kriterleri sağlayan üretim tesisleri, TEİAŞ

tarafından Toparlanma Yeteneği (Blackstart Capability) olan üretim tesisleri

olarak belirlenir.

Bu tesislerden temin edilen enerji, izole adaların enerjilendirilmesi,

müşterilerin beslenmesi, üretim tesislerinin yeniden devreye alınması ve iletim

sisteminin tekrardan enterkonnekte yapıya kavuşturulması, için kullanılır.

- 18 -



Yan Hizmetlerin Uygulama Prensipleri


Oturan Sistemin Toparlanması (System Restoration and Blackstart Capability)

Teknik Kriterler

“Black start” Yeterliliği” (Kendiliğinden Toparlanma/ Kalkınma Yeterliliği)

Harici bir enerji kaynağından bağımsız devreye girebilme

Belirlenen sabit bir süre içerisinde devreye girebilme

Ardı Sıra Tam Karanlıktan (Blackout) Toparlanabilme

Ada Modu Kararlılığı

Blok Yük (Tek basamakta ani yük değişikliği) Kabul Edebilme Yeterliliği

Boş Hatların Enerjilendirilmesi ve Reaktif Güç Yeterlilikleri (Line Charging)

Emreamadelik Oranı

Sistem Toparlanma Süreci

Detaylar için , Oguz YILMAZ, “Oturan Sistemin Toparlanması (System

Restoration) ve Ünitelerin “Black start” (Kendiliğinden Toparlanma) Yeterlilikleri

Teknik Kriterler, Değerlendirmeler ve Test Prosedürleri”, 30 Eylül 2011.

Oguz YILMAZ, İsmail ELMA, «Oturan Sistemin Toparlanması Hizmeti Performans

Testleri», 08.06.2012

- 19 -


















- 20 -




Gerilim Kontrolü ve Reaktif Güç Desteği- (Volts/VAR Control)

Reaktif Güç Kontrolü (Üreticilerden Reaktif Güç Desteği Sağlanması ve Gerilim

Kontrolü)


Amaç => Sistem genelinde optimum gerilim profilinin elde edilerek tüketicilere

kaliteli arz sağlanması ve iletim/dağıtım kayıplarının minimize edilmesi

Şebeke Yönetmeliği ve Yan Hizmetler Yönetmeliğinde belirtildiği şekilde,

İletim sistemine bağlı kurulu gücü 30 MW ve üstünde olan lisanslı tüm

üretim tesisleri ve dağıtım sistemine bağlı lisanslı tüm üretim tesislerinin,

Aşırı ikazlı olarak 0.85 ve düşük ikazlı olarak 0.95 güç faktörleri arasında

ve/veya, bu alanın dışında da, imzalanan yan hizmet anlaşması uyarınca,

iletim veya dağıtım sistem işletmecisinin talimatları doğrultusunda reaktif

güç kontrolüne katılımları zorunludur.

Detaylar ve Genel Değerlendirme için: Oguz Yilmaz, İsmail Elma,

«Türkiye Elektrik Sistemi’nde Reaktif Güç Desteği Sağlanması ve Gerilim

Kontrolü, Reactive Power Support and Voltage Control in Turkish Electric

Power System», (ELECO 2012’de sunulmak üzere)

- 21 -



Genel BakıĢ

- 22 -













Control)

• Toparlanma Yeteneği






Santralların Yan Hizmet Yeterlilikeri

- 23 -



Control)





Frekans Kontrolü

Aktif Güç ve Hız Kontrolü--Temel hız regülatörü (governor) ve ünite kontrol

döngüleri

Temel Hız/Yük Kontrolü

Senkronizasyon öncesi ve sonrası

Aktif Güç Kontrolü

Sabit güç kontrolü

Frekans etkili güç kontrolü

SCADA/EMS sistemi AGC fonksiyonu, Haberleşme Protokolleri ve

Sinyaller

Üniteler arası Yük Dağılımı (Plant Load Control)

Kömür Yakıtlı Santrallar Özelinde Ünite Kontrol prensipleri ve İşletme Şekilleri

Türbini takip eden kazan kontrolü

Kazanı takip eden türbin kontrolü

Koordine kontrol

Kayar basınç kontrolü

Basınç Kontrolü


- 24 -




- 25 -



Control)

• Toparlanma Yeteneği





Kontrolü)

- 26 -

Temel Bilgiler,

• Yüklenme Eğrisi Detayları

• Generatör İşletme Şekilleri

• Gerilim Kontrol Yapıları ve Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

• Örnek simülasyonlar

Reaktif Güç Destek Hizmeti Sağlanmasına Dair Yan Hizmet AnlaĢmaları

• Teknik Kriterler, Genel İşletme ve Tasarım Detayları

• Zorunlu Reaktif Güç Destek Miktarları

• Temel prensipler

• Uygulama Detayları ve Ayar Konfigürasyonu



Bu eğri üzerinde MVA < Rated MVA

Bu eğri üzerinde

MVA = Rated MVA

“Genel olarak” Türbin-Generator ikilisi, nominal güç

faktörü belirlendikten sonra bu nokta dikkate alınarak

seçilir.

x P nominal turbin <= x olması beklenir. y

Örnek bir Yüklenme Eğrisi

[Generator Nominal cos phi = 0.90 için]

z

ġebeke yönetmeliğinde, generatör

teknik tasarım ve performans Ģartı

olarak olarak, 0.85 nominal güç

faktörü iĢaret edilmektedir.





Kontrolü)

Generatör ĠĢletme ġekilleri

Generator Terminal Gerilimi Kontrolü

Generator “cos phi” (güç faktörü) Kontrolü

Generator MVAR (reaktif güç) Kontrolü

“Line Drop Compensation” (Trafo empedansı gerilim düşümünün kısmi kompanse

edilmesi)

Santral Yüksek Gerilim Barası Gerilim Kontrolü (High Side Voltage Control)

Generatör Güç faktörü Kontrolü ve Generatör MVAR Kontolü

Prensip olarak, Primer Frekans Kontrolüne katılımı beklenen bir ünitenin frekans değişimine

otomatik, oransal, sürdürülen tepki vermesi yerine sabit yük kontrolünde çalışması ile

benzer konudur.

Bu kontrol yapılarının herhangi bir dış bara gerilim kontrol yapısı olmadan (outer control

loop) kullanılması Sistem ĠĢletmecisi tarafından özel bir talimat gelmedikçe, iletim

sistemine bağlı ve belirli bir gücün üzerindeki üretim tesislerinde tercih edilmemesi gereken

işletme şekilleridir.

- 28 -





Kontrolü)

Generatör ĠĢletme ġekilleri

Generator Terminal Gerilimi Kontrolü

Generator “cos phi” (güç faktörü) Kontrolü

Generator MVAR (reaktif güç) Kontrolü

“Line Drop Compensation” (Trafo empedansı gerilim düĢümünün kısmi

kompanse edilmesi)

Santral Yüksek Gerilim Barası Gerilim Kontrolü (High Side Voltage

Control)

Generatör Terminal Gerilimi Kontrolü, “Line Drop Compensation” ve

“High Side Voltage Control”

Gerilim Desteği açısından (voltage supporting action) Sistem İşletmecisi

tarafından tercih edilecek işletme şekilleri.

- 29 -





Kontrolü)

Gerilim Kontrol Yapıları, HSVC

- 30 -

G

Step-Up

Trafo

Bara

Generator

Terminali

Terminal Gerilim

Ref. (Arttır/Azalt) Q, MVAR

Diğer ünitelerin

aktif/reaktif

yüklenmesi

V/Q Ref

Bara

Gerilim

Kontrolcüsü

Gerilim

ya da

MVAR

Ref. Set

Diğer Üniteler

AVR





Kontrolü)

Gerilim Kontrol Yapıları, Operatör Denetimi

- 31 -

G

Step-Up

Trafo

Bara

Generator

Terminali

Terminal Gerilim

Ref. (Arttır/Azalt) Q, MVAR

Diğer ünitelerin

aktif/reaktif yüklenmesi

V Ref

Kontrol

Odası

Operatörü

Gerilim ya

da MVAR

Ref. Set

Diğer Üniteler

AVR

Varsa, Yükte Kademe

Değiştirici Pozisyonu

Yükte Kademe Değiştirici, operator denetiminde Manual kullanılabileceği, gibi

otomatik olarak da Yüksek Gerilim Barasını regüle etmek için Auto’da da kullanılabilir

Bara Gerilim Referans

Değeri





Kontrolü)

- 32 -

Temel Bilgiler,

• Yüklenme Eğrisi Detayları

• Generatör İşletme Şekilleri

• Gerilim Kontrol Yapıları ve Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

Reaktif Güç Destek Hizmeti Sağlanmasına Dair Yan Hizmet AnlaĢmaları

• Teknik Kriterler, Genel İşletme ve Tasarım Detayları

• Zorunlu Reaktif Güç Destek Miktarları

• Temel prensipler

• Uygulama Detayları ve Ayar Konfigürasyonu





Kontrolü)

Reaktif Güç Desteği Sağlanmasına Dair Yan Hizmet AnlaĢmaları

Zorunlu Reaktif Güç Destek Miktarları

Üretici, Reaktif Güç Desteği Sağlanmasına Dair Yan Hizmet Anlaşması

kapsamında yer alan üretim tesislerinin her bir ünitesinde, ilgili tesisin bağlı

olduğu baranın gerilimini, BYTM ve/veya Sistem İşletmecisi tarafından

belirlenen set değerinde regüle etmek amacıyla, generatör terminalinde;

Zorunlu olarak, o ünitenin nominal gücüne göre, aşırı ikazlı olarak 0.85 güç

faktörüne, düşük ikazlı olarak 0.95 güç faktörüne tekabül eden reaktif güç

değerlerine, nominal çıkış gücü ve minimum kararlı üretim düzeyleri

arasındaki her noktada gerektiğinde ulaşabilir olmasını sağlayacak,

Belirtilen bu zorunlu değerlere ulaşıldığı halde, bara geriliminin istenen bara

set değerinde regüle edilemediği durumlarda, BYTM veya Sistem

İşletmecisi’nin gerekmesi halinde vereceği talimatlar doğrultusunda da, o anki

işletme koşullarındaki generatör yüklenme eğrisi sınırlarında, reaktif güç

destek hizmeti verecektir.

- 33 -





Kontrolü)


Zorunlu Reaktif Güç Destek Miktarları,Genel Prensip (Yakın gelecekte

farklı değerlendirmeler olabilir)

- 34 -

Q (MVAR)

P nom. MKUD

Generator Nom. Cosφ

=0.85

Cosφ =0.95

Qmax +

Qmax -





Kontrolü)


Temel prensipler, Uygulama Detayları ve Konfigürasyon

Şebeke gerilim seviyesinin ulaşılabilir maksimum reaktif güç miktarına

etkisi

Generatör Terminal Gerilimi çalışma aralığı

Step-up Trafo kademe değişimi (Yükte ve Yüksüz kademe değişimi

gerekliliği, dönemsel/kalıcı/sürekli)

Santral elektriksel konfigürasyonu ve iç ihtiyaç bağlantısı

Generatör Soğutma Sistemi Detayları (TEWAC, Hydrogen, OV)

V/f, OEL, UEL vb. limitleme ve koruma ayar konfigürasyonu

Genel değerlendirmeler için: Oguz Yilmaz, İsmail Elma, «Türkiye Elektrik

Sistemi’nde Reaktif Güç Desteği Sağlanması ve Gerilim Kontrolü,

Reactive Power Support and Voltage Control in Turkish Electric Power

System», (ELECO 2012’de sunulmak üzere)

- 35 -




- 36 -



Control)

• Toparlanma Yeteneği (System Restoration Black start capability)




Oturan Sistemin Toparlanması (System Restoration and Blackstart Capability)

Teknik Kriterler

“Black start” Yeterliliği” (Kendiliğinden Toparlanma/ Kalkınma Yeterliliği)

Harici bir enerji kaynağından bağımsız devreye girebilme

Belirlenen sabit bir süre içerisinde devreye girebilme

Ardı Sıra Tam Karanlıktan (Blackout) Toparlanabilme

Ada Modu Kararlılığı

Blok Yük (Tek basamakta ani yük değişikliği) Kabul Edebilme Yeterliliği

Boş Hatların Enerjilendirilmesi ve Reaktif Güç Yeterlilikleri (Line Charging)

Emreamadelik Oranı

- 37 -



Genel BakıĢ

- 38 -













Control)








Tübitak Yan Hizmetlere Katılım Ġzleme ve Değerlendirme Yazılımı

TEĠAġ Yan Hizmetler Merkezi Ġzleme ve Kontrol Sistemi için ilk prototip

uygulama

Üretim Tesislerinden Talep Edilen Veri Kayıt Formatları

Frekans Kontrolu ve Reaktif Güç Desteği Yan Hizmetlerinin Ġzlenmesi

Matematiksel Modelleme ve Kurallar

Yazılım üzerinden örnek gösterimler ve değerlendirmeler,

TEĠAġ Yan Hizmetler Merkezi Ġzleme ve Kontrol Sistemi (YHMĠKS)

SCADA/EMS – DGPYS – Santral Veri Kayıt Sistemleri Entegrasyonu

Bedel Ödenmesi ve Cezai İşlemler

- 39 -



TEġEKKÜRLER

- 40 -



Oguz Yilmaz received B.S. and M.S. degrees from Middle East Technical University, Turkey, in 2002 and

2006 respectively. Between 2003-2006, he was with Intergen-ENKA 1520 MW Izmir CCPP as a power

plant engineer responsible from electrical equipment and turbine control systems.

Currently he is working as a Senior Engineer at the Power Systems Department of TUBITAK. (Energy

Institute, Ankara)

Having worked as project engineer and project leader throughout the projects carried out on behalf of

TEIAS for Turkey’s Interconnection to European Power System (ENTSO-E), he is leading technical

projects for the Ancillary Services Directorate of TEIAS since the successful realization of the ENTSO-E

interconnection.

TÜRKĠYE ELEKTRĠK SĠSTEMĠ’NDE YAN

HĠZMETLER

ELEKTRĠK ÜRETĠCĠLERĠ DERNEĞĠ ĠÇĠN

BĠLGĠLENDĠRME SUNUMU (ÖZET)


19 Temmuz 2012, Ankara - 41 -

oguz yilmaz

Engineering