RİTM Türkiye`de Rüzgârdan Üretilen Elektriksel Güç İçin İzleme ve
Transkript
RİTM Türkiye`de Rüzgârdan Üretilen Elektriksel Güç İçin İzleme ve
Elek ktrik Elektro E onik Mühe endisliiği Gün nleri Eylül 2011 Türkiye’de Rüzgârdan Üretilen Elektriksel Güç İçin İzleme ve Tahmin Sistemi Geliştirilmesi Projesi (RİTM) Prof Dr. Prof. Dr Muammer ERMİŞ Prof Prof. Dr. Dr Işık ÇADIRCI Erman TERCİYANLI ODTÜ TÜBİTAK UZAY TÜBİTAK UZAY Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 2 Genel Durum DOĞALGAZ 30.22% ATIK 0.20% ÇOK YAKITLI 7.50% JEOTERMAL 0.18% KÖMÜR 23.28% İ İ HİDROLİK 33.14% FUEL OIL 2.37% RÜZGAR 3.11% TÜRKİYE ELEKTRİK SİSTEMİ KAYNAK BAZINDA KURULU GÜÇLER (MW) 3 Genel Durum Lisans Türü Lisans Alınan Toplam Güç (MWe) Mevcut Kurulu Güç (MWe) Yatırım Aşamasındaki T l Toplam Güç Gü (MWe) Otoprodüktör Lisansı 30.2 1.2 29 Üretim Lisansı 5729.7 1559.2 4170.5 YİD 17.4 17.4 TOPLAM 5777.3 1577.8 4199.5 RES’LERDE MEVCUT DURUM (EPDK) 4 Genel Durum AKDENİZ 284 18% MARMARA 664.25 42% EGE 629.6 40% RES’LERDE MEVCUT DURUM (EPDK) 5 Genel Durum Yıllık Ortalama Rüzgar Hızı - 50 m (m/s) Güç Yoğunluğu - 50 m (W/m2) Kapasite (MW) 7075 7.0-7.5 400 –500 500 29 259 36 29.259,36 7.5-8.0 500 –600 12.994,32 8.0-9.0 600 –800 5.399,92 , >9.0 > 800 195,84 47.849 TOPLAM DENİZ ÜSTÜ ALANLAR 10,013 21% KARASAL ALANLAR 37,836 79% TÜRKİYE RÜZGAR ENERJİSİ POTANSİYELİ (EİE) 6 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr g Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 7 Proje Özeti AMAÇ Rüzgar g enerjisi j santrallerinin (RES) ( ) Türkiye y Elektrik Sistemi’ne geniş ölçekli entegrasyonunun sağlanması Bir rüzgar g gücü g izleme ve tahmin sistemi geliştirmek g ş ve bu sistemi Türkiye geneline yaygınlaştırmak 8 Proje Özeti PROJENİN ORGANİZASYONU Projenin Sahibi : Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü Projeyi j y Yürüten : TÜBİTAK UZAY / Güç ç Elektroniği ğ Bölümü Diğer Paydaş : Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü Başlama Tarihi : 15.07.2010 Süresi : 3 yıl Web sayfası : www www.ritm.gov.tr ritm gov tr 9 Proje Özeti SİSTEM İ MİMARİSİ İ İ İ 10 Proje Özeti AKDENİZ EGE - MARMARA AKDENİZ 171 36% MARMARA 100,1 21% EGE 208,4 43% İZLENEN SANTRALLER 11 Proje Özeti Santral No Santral Adı R001 Aliağa Res R002 Ayyıldız Res R003 Bandırma 2 Res (BARES) R004 Bandırma Res R005 Belen Res R006 Bores R007 Burgaz Res R008 Mare Manastır R009 Gökçedağ Res R010 Soma Res Yeri İzmir Aliağa Balıkesir Bandırma Balıkesir Bandırma Balıkesir Bandırma Hatay B l Belen Çanakkale Bozcaada Çanakkale Gelibolu İzmir Çeşme Osmaniye Bahçe Manisa Soma Firma Hub Yüksekliği (m) Kurulu Gücü (MW) Bilgin 80 90 Ak Enerji 80 15 Bilgin 54,7 30 Borusan 80 60 Gürişş 80 30 Demirer 40 10,2 Polat-Demirer Polat Demirer 64/55/54 14,9 Demirer 49/54 39,2 Zorlu 85 135 Polat 55/65 79,2 TOPLAM İZLENEN SANTRALLER 479,5 479 5 + 30 MW 12 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 13 RES Ölçüm Alt Sistemi ÖLÇÜMLER MERKEZ İSTASYON Anemometre Rüzgar Yön Sensörü Sensör Modülü Anemometre Rüzgar Yön Sensörü Nem Sensörü Sıcaklık Sensörü Basınç Sensörü Nem Sensörü Sıcaklık Sensörü Basınç Sensörü Internet Uydu Ağ Bağlantı Modülü GPRS A l Analog Kanallar GPRS Modem Opsiyonel Ethernet Girişi Seri Port Data Logger Opsiyonel Güç Girişi (Veri Toplayıcı) DataLogger Modülü Güç Modülü GÜÇ MODÜLÜ GPS PV Panel Akü Şarj Denetleyicisi GPS Modülü GPS Modülü Akü Grubu Ölçüm Direği 14 RES Ölçüm Alt Sistemi AYYILDIZ RES S RGİ Gİ Kurulumu ((RGİ Gİ 001)) 15 RES Ölçüm Alt Sistemi BORES O S RGİ Gİ Kurulumu ((RGİ Gİ 002)) 16 RES Ölçüm Alt Sistemi 17 RES Ölçüm Alt Sistemi AKIM ve GERİLİM DALGA BİLGİSİ SİNYAL ANALİZİ ETKİN DEĞER ANALİZİ - Gerilim RMS (10 Çevrim) - Frekans (10 sn.) - Akım RMS (10 Çevrim) - Kısa Süreli Fliker (10 dak.) - Aktif Güç, Reaktif Güç, Gö ü Görünen Gü Güç (10 Çevrim) Ç i ) OLAY ANALİZİ - Gerilim çukuru - Gerilim Tepesi - Gerilim Kesintisi RÜZGAR GÜCÜ - Güç Faktörü (10 Çevrim) 3 saniyelik olay gerilim ve akım dalga şekilleri - 40 Harmonik (V&I) (10 Çevrim) - 40 İnterHarmonik (V&I) (10 Çevrim) ÇÖZÜMLEYİCİSİ ANALİZ YAZILIMI - Dengesizlik (10 Çevrim) 10 Saniyelik Ortalama DEPOLAMA / ŞİFRELEME Rüzgar Enerjisi İzleme ve Tahmin Merkezi 18 RES Ölçüm Alt Sistemi RÜZGAR GÜCÜ Ç ÇÖZÜMLEYİCİSİ UZAKTAN BAĞLANTI ARAYÜZÜ 19 RES Ölçüm Alt Sistemi RES OLAY VERİLERİ İ İ 20 RES Ölçüm Alt Sistemi RÜZGAR GÜCÜ ÇÖZÜMLEYİCİSİ MONTAJ FOTOLARI (AYYILDIZ RES) 21 RES Ölçüm Alt Sistemi RÜZGAR GÜCÜ ÇÖZÜMLEYİCİSİ MONTAJ FOTOLARI (BANDIRMA RES) 22 RES Ölçüm Alt Sistemi RÜZGAR GÜCÜ ÇÖZÜMLEYİCİSİ MONTAJ FOTOLARI (BURGAZ RES) 23 RES Ölçüm Alt Sistemi RES SCADA Sistemi : Veriler mevcut scadaların veritabanlarında t t l tutulur. Ölçüm Periyodu:*1 sn, *10dk, *1gün Merkez Bina Bilgi işlem : Veriler santralden VPN ağı ve OPC üzerinden aktarılır. aktarılır Bir günlük veriler, FTP Sunucu üzerinde bulunan FTP klasöründe otomatik olarak oluşturulur. l t l RİTM Sunucu : FTP Sunucuya FTP istemcisi aracılığıyla bağlanılarak veriler RİTM veritabanına aktarılır. Aktarım Periyodu: Günde 1 defa 24 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 25 Rüzgar Tahmin Alt Sistemi Orta ölçekli alınmakla sayısal birlikte hava proje tahminleri kapsamında DMİ’den model çalıştırılmaktadır. çalıştırılmaktadır DMİ, SHT modeli olarak ALADIN modelini kullanılmaktadır. Gelecekteki 48 saat için yapılan tahminler sisteme aktarılmaktadır. Tahminler 4 km çözünürlüktedir. 26 Rüzgar Tahmin Alt Sistemi İkinci SHT modeli olarak WRF kullanılmaktadır. Modelin başlangıç koşulu olarak GFS ve ECMWF kullanılmaktadır. Modeller M d ll 2 km k çözünürlükte ö ü ü lükt koşturulmaktadır. k t l kt d Projenin ilk aşamasında, gelecekteki 48 saat için sonuçlar üretilmekle birlikte, daha uzun sürelerde tahmin alınması planlanmaktadır. 27 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 28 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Rüzgar tahminleri kullanılarak RES bazında ve i l izlenen tü tüm RES’l RES’ler i i için rüzgardan ü d ü til üretilen elektriksel gücün tahminleri yapılmaktadır. Tahminler saatlik ve 15 sn’lik dönemlerde ve gelecek 48 saat için yapılmaktadır. Üç temel yaklaşım: • • • Fiziksel yaklaşım, yaklaşım İstatistiksel yaklaşım ve Melez (Hibrid) yaklaşım 29 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Fiziksel Yaklaşım 30 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Fiziksel Tahmin Modeli Akış Şeması 31 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Santral sahasının modellerde kullanılacak haritası, topografik haritalar ve pürüzlülük haritaları GIS yazılımları kullanılarak hazırlanır. 32 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Hazırlanan haritalara santral yerleşimi yapılır ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımları ile rüzgar akışı modellenir. 33 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Fiziksel modülde, santral sahası WAsP ya da WindSim yazılımları kullanılarak modellenmekte ve belirlenen bir nokta için rüzgar ile güç arasındaki ilişki belirlenmektedir. RES Rüzgar Güç Eğrisi 34 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Santral sahasına indirilen rüzgar verileri santral rüzgar-güç eğrileri yardımı ile güce dönüştürülür ya da doğrudan orta ölçekli tahminler güce dönüştürülür. dönüştürülür Santral sahasına indirilen rüzgar verileri Santral Rüzgar güç Rüzgar-güç eğrisi Direk güç tahminleri (W2P) Santral güç tahminleri 35 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Fiziksel Tahmin Modeli Çıktıları 15 09 2011 Tarihinde 15.09.2011 T ihi d Santral S t l Üretimi Ü ti i ve Tahminleri T h i l i 60 50 Güç (MW) 40 Santral Üretim 30 Santral Model 1 Santral Model 2 S t l Model Santral M d l3 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NORMALİZE ORTALAMA MUTLAK HATALAR NORMALİZE ORTALAMA MUTLAK HATALAR Model 1 % 8.95 Model 2 % 8.03 Model 3 % 7.40 10 11 12 13 Saat 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 36 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi Fiziksel Tahmin Modeli Çıktıları 15 09 20011 T 15.09.20011 Tarihinde ihi d Toplam T l Üretim Ü ti ve Tahminler T h i l 350 300 Güç (M MW) 250 200 Toplam Üretim Toplam Model 1 150 Toplam Model 2 Toplam Model 3 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NORMALİZE ORTALAMA MUTLAK HATALAR NORMALİZE ORTALAMA MUTLAK HATALAR Model 1 % 4.82 Model 2 % 2.85 Model 3 % 3.16 10 11 12 13 Saat 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 37 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi İstatistiksel İ Yaklaşım 38 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi İstatistiksel İ Tahmin Modeli Akış Şeması ORTA ÖLÇEKLİ SAYISAL HAVA TAHMİN MODELİ RÜZGAR-GÜÇ Ü Ü MODÜLÜ Ü Ü Arazi karakteristiği girdi olarak kullanılmamakta, YÜZEY UYARLAMASI GÜÇ TAHMİNİ lokal rüzgar tahminleri istatistiksel modelle YÜZEY RÜZGARI MODEL ÇIKTI İSTATİSTİĞİ (MOS) 2 İSTATİSTİKSEL MODEL GÜÇ TAHMİNİ yapılmaktadır. LOKAL RÜZGAR TAHMİNİ 39 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi RES Güç Tahmini için Kullanılan Modeller Orta Ölçekli SHT Modelleri İlk Koşullar WRF (2 km çözünürlük) ECMWF GFS ALADIN (4 km çözünürlük) Mikro ölçekte Modeller Taşınmış T rüzgar verisi Fiziksel Modeller (CFD) İstatistiksel Modeller (ANN, SVM) RüzgarGüç Eğrisi W2P Güç tahminleri 40 Rüzgardan Üretilecek Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 41 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 42 Merkez Alt Sistemi İzleme ve Tahmin Merkezi toplanan tüm meteorolojik ve elektriksel veriler ile y yapılan p tahminlerin etkin bir şekilde ş yönetilebilmesini sağlamaktadır. RES RES’lere lere monte edilen Rüzgar Gücü Çözümleyicilerinden alınan ölçüm verileri RGİ’lerden alınan al nan meteorolojik veriler eriler DMİ’den alınan SHT verileri Rüzgar ve Rüzgar Gücü Tahmin Alt Sistemlerinden alınan verileri veritabanında saklanmakta ve kullanıcı alt sistemine girdi olarak l k sunulmaktadır. l kt d 43 Merkez Alt Sistemi RİTM Merkezin Genel Mimarisi 44 Merkez Alt Sistemi 45 Merkez Alt Sistemi 46 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 47 Kullanıcı Alt Sistemi Proje paydaşlarının elde edilen verilere ve yapılan tahminlere ulaşabilmelerini sağlamak amacıyla çeşitli kullanıcı yazılımları geliştirilmiştir: Analiz/Raporlama Yazılımı Gerçek Zamanda İzleme Yazılımı Harita Tabanlı İzleme Yazılımı Web W b Tabanlı T b l İzleme İ l Yazılımı Y l 48 Web Sayfası www.ritm.gov.tr 49 Web Sayfası www.ritm.gov.tr 50 Kullanıcı Alt Sistemi Analiz/Raporlama Yazılımı 51 Kullanıcı Alt Sistemi Gerçek Zamanlı İzleme ve Tahmin Yazılımı 52 Kullanıcı Alt Sistemi Harita Tabanlı İzleme Yazılımı 53 Sunum Planı 1. Genel Durum 2. Proje Özeti Ö 3 RES Ölçüm Alt Sistemi 3. 4. Rüzgâr Tahmin Alt Sistemi 5. Rüzgâr’dan Üretilecek Olan Elektriksel Gücü Tahmin Alt Sistemi 6 Merkez Alt Sistemi 6. 7. Kullanıcı Alt Sistemi 8. Sonuç 54 Sonuç RES’lerin anlık güç üretimleri eşzamanlı olarak RİTM Merkez’den Merkez den 3 sn’lik sn lik ortalamalar halinde izlenebilmektedir. Halihazırda 9 adet RES için yapılan çalışmalar sonucunda RES’lerin gelecekteki 48 saat için güç tahminlerinin yüksek doğrulukta yapılabildiği gözlenmiştir. Aylık bazda RES’ler toplamı NMAE < %8 Aylık bazda her bir RES için NMAE = % 8-12 İkinci İki i aşamada d sistemin i t i kurulu k l gücü ü ü 20 MW’ın MW’ ü üzerinde i d olan toplam 20 adet RES’e, daha sonra ise ülke geneline yaygınlaştırılması hedeflenmektedir. hedeflenmektedir 55 www ritm gov tr www.ritm.gov.tr Teşekkürler… ş