Dağıtım Yönetimi Sistemleri

 

Yazı Dizisi-1

 

Gökhan İşbitiren

 

Mevcut elektrik dağıtım şebekelerinin kontrolünün zorluğu, elektrik dağıtım şebekelerinde enerji verimliliği sağlanması, operasyonel maliyetlerinin düşürülmesi ve bu sayede çevreye katkıda bulunulması için enerji otomasyon sistemleri geliştirilmektedir. Bu sistemlerin diğer bir önemli getirisi de yasaların zorunlu kıldığı enerji kalitesi, sürdürülebilirlik, güvenilirlik ve sistem performansına katkıda bulunmalarıdır. Dağıtım şebekelerine entegre edilen ve birbiriyle haberleşen akıllı ekipmanlar ve bunlardan toplanan bilgilerin kompleks algoritmalarla işlenmesiyle şebekeler optimize edilebilir. Dağıtım Yönetim Sistemleri (DMS(Distributed Management Systems)) şebekeden toplanan bilgileri kompleks algoritmalar kullanarak operatöre kontrol, analiz optimizasyon ve planlama fonksiyonları sunmaktadır.

 

1.Giriş

 

DMS, elektrik dağıtım şebekelerini matematiksel olarak modelleyen bir yazılımdır. Elektrik kesintileri, elektrik iletimi ve üretimi, gerilim/frekans değişimleri ve diğer birçok parametrenin meydana getirebileceği sorunları öngörüp çözümler üretebilir. DMS sahip olduğu birçok özellikle enerji verimliliğine katkıda bulunur:

 

Dağıtım şebekesi DMS üzerinden gerçek zamanlı olarak izlenebilir, analiz, kontrol ve optimizasyon işlemleri yapılabilir.

 

Sistemin dinamik olarak görüntülenebilmesi, şebekenin geliştirilmesi, dizaynı ve dağıtım planlamasına olanak sağlar.

 

Operasyon maliyetlerini azaltır.

 

Volt/VAR optimizasyonu ile sistem kayıplarını ve azami talebi azaltır.

 

Ticari ya da teknik hatalardan doğabilecek enerji kayıplarını en aza indirir.

 

Güç kalitesini artırır.

 

Dağınık enerji kaynaklarının uyumunu sağlar.

 

Kendi kendini iyileştirebilme özelliği ile güvenilirliği artırır.

 

Anahtarlama operasyonları için ileri düzeyde emniyet ve güvenlik sağlar.

 

Hataları belirler ve izole eder ve hızlı bir şekilde tekrar güç sağlar; bu da kesintilerin etkisini azaltır.

 

Ekip yönetimini geliştirir ve teknik servisin rolünü azaltır.

 

Müşterilere enerji tüketimlerini daha iyi yönetebilecekleri bir ortam sağlar.

 

Kar / gelir oranını yükseltir.

 

Gelişmiş DMS’ler kademe değiştiricilerini ve dağınık enerji kaynaklarını kontrol edebilir ve enerji kaybını en aza indirmek, gerilim regülasyonunu artırmak ve mevcut varlıklardan faydalanmak için şebeke topolojisini gerçek zamanlı değiştirebilirler. DMS, dağıtım sistemlerinin izlenmesi, kontrolü, analizi ve planlanması için gerçek zamanlı çözümler sunar.

 

İzleme ve Kontrol: Şebeke modellemesi, topoloji analizi, yük akışı, durum tahmini, performans endeksleri ve raporlama DMS’le birlikte gelen en önemli fonksiyonlardır. DMS ile Türkiye’de, Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK) tedarik sürekliliği yönetmeliği ile talep edilen  şebekedeki kesinti bilgileri, teknik kalite ölçümleri ve kalite raporları [15] oluşturulabilir.

 

Akıllı alarm işleme, anahtarlama yönetimi, hata yönetimi, yük altında anahtarlama, yük atma, geçici elemanlar, dağınık üretim yönetimi, “olursa ne olur” analizi ile daha iyi kararlar verilmesini sağlar.

 

Analiz: Enerji kayıpları, güvenilirlik analizi, hata hesaplama, güvenlik değerlendirmesi, tarihsel fonksiyon gibi işlevsellikler sağlar.

Optimizasyon: Volt/VAR optimizasyonu, optimum şebeke konfigürasyonu, kısa vadeli yük tahmini, yük yönetimi ile şebeke performansını geliştirir.

Planlama: Orta ve uzun vadeli yük tahmini, kapasitör yerleştirme, şebeke güçlendirme gibi araçlar sunulur.

Eğitim: Simülatörler üzerinde gerçek sistem senaryolarıyla kullanıcılara ileri düzey bir eğitim sağlanır.

DMS kullanıcılarının tecrübe ettikleri operasyonel iyileşmelere, önemli, somut ve doğrudan sistemle kazandıkları maliyet tasarrufu raporlarına ve tecrübelerine dayanarak, enerji kaybında en az %5’lik bir azalma olduğu görülmüştür. DMS, mevcut sistemlerin nasıl değiştirilebileceğini göstererek, talep tepkisi (demand response) ile maksimum enerji kullanımını kısarak ve şebeke güvenilirliğini geliştirerek yatırımları azaltır.

DMS Talep Tepkisi ile koordineli olarak çalışır. [2]’de anlatıldığı gibi kapasite maliyetini ölçmek için öncelikle azami talepteki %5 düşüşle kaçınılan kapasite miktarı ölçülmüştür. Amerika’da 757,059 MW olan azami talepteki %5’lik düşüş 37,853 MW’a karşılık gelmektedir. Bu azami talebi karşılamak için gerekli olan maksimum kapasite %15 rezerv marjının yanı sıra %8 hat kaybına izin verilerek hesaplanmış ve 47,013 MW ya da kabaca 625 yanmalı türbin gerektirdiği sonucuna varılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucu kapasitenin kaçınılan maliyetinin konservatif değerinin $52/kW-yıl olduğu, yani, kaçınılan kapasite maliyetinin yılda 2.4 milyon dolar olduğu görülmüştür [2].

Progress Energy Carolinas’ta Dağıtım Sistemi Talep Tepkisi projesinin yöneticisi Robert M. (Bobby) Simpson, “Biz yoğun talep olduğunda yükü azaltmak için talep yönlü bir kaynak olarak kullanabileceğimiz bir ileri dağıtım şebekesine öncülük ediyoruz. Progress Energy bu projeyi enerji endüstrisini değiştirecek bir proje olarak görüyor. Bu durumda DMS teknolojisi bizim işimizin en önemli parçasını oluşturuyor” [20] diyerek kurdukları DMS sisteminin önemini vurgulamıştır.

[3]’te, Akıllı Şebekeler Çözümleri / Dağıtım Yönetim Sistemleri (DMS) uygulamalarının yararları araştırılmış ve incelenmiştir (enerji kayıplarında azalma, şebeke kesinti ve geliştirme maliyetlerinde azalma, güç kalitesinin iyileştirilmesi vb.). Akıllı Şebeke Çözümlerini uygulamalarının faydaları [3]:

1-)Eğer dağıtım şirketi kesintiler için ceza ödemiyorsa yıllık temin edilen elektrik enerjisi (Annual Injected Electrical Energy-AIEE) değerinin %2-%3’ü, eğer kurum kesintiler için ceza ödüyorsa yıllık temin edilen elektrik enerjisi (AIEE) değerinin %7,5’i kadar kar eder.

2-) 5 yıllık dönemde yatırımı geri ödemesiyle Akıllı Şebeke Çözümünün maliyet / fayda analizi  yüksek karlılık sağlar.

Dağıtım şirketi müşteriye elektrik kesintisi ile ilgili ek bir ödeme yapıyorsa Akıllı şebeke çözümlerinin yatırımı geri ödemesi 3,7 yıla kadar düşebilir [22].

Kanada’daki dağıtım şirketi BC Hydro’nun akıllı şebekeler ile ilgili kritik bulduğu noktalar ve DMS kullanmalarının sebepleri: Yenilenebilir enerjiyi de içeren dağınık enerji kaynaklarının artan kullanımı, eskiyen dağıtım altyapısı, müşterinin artan güvenilirlik talebi, enerji tasarrufuna ilginin artması, ve şiddetli hava olaylarındaki  artıştır [4].

İtalya’daki dağıtım şirketi ENEL’in Milan’da yapılan DMS demo projesinde 2011 yılı itibariyle, kesin değerlerle, yılda 75000 ton CO₂ salınımı azaltılabileceği ve 144GWh enerji tasarrufu yapılabileceği hesaplanmıştır. Elektrik enerjisinin fiyatı  40€/MWh düşünülürse, yıllık 5,76 M€’luk tasarruf sağlanacağı hesaplanmıştır. Bütün bunların sonucunda ENEL DMS yatırımı yaparak 28 kontrol merkezinde 33 milyon müşteriye dağıtılan elektrik şebekesini yönetmeye başlamıştır [5].

SCADA ve OMS birleştiğinde gelişmiş bir DMS çözümü meydana getirirler. Bu, akıllı şebeke uygulamaları (EMS, OMS, GIS, AMI/MDM, İş Yönetimi) ile standart entegrasyon için açık bir mimari sağlar. DMS farklı boyuttaki kullanıcılar için uygun ve aynı zamanda son derece ölçeklenebilir olmalıdır. DMS veritabanı herhangi bir üretici müdahalesi olmadan, kullanıcının veritabanını ihtiyaçlarına göre şekillendirebileceği açık bir veritabanı olarak dizayn edilmiştir [4].

DMS yazılımı gerçek zamanlı veriyolu üzerinden sahadaki verileri standard protokollerle alabilmeli ve gerçek zamanlı olmayan veriyolu üzerinden de idari modüllerle Common Information Model (CIM) (Ortak Bilgi Modeli) arayüzü kullanarak entegre olabilmelidir.

Elektrikli sistemlerin sınıflar, objeler, nitelikler ve birbirleri arasındaki ilişkiler açısından standart bir şekilde temsil edilebilmesi için CIM farklı satıcılar tarafından geliştirilen Enerji Yönetim Sistem uygulamalarının entegrasyonunu, bütün farklı enerji yönetim sistemlerinin entegrasyonunu,  ve/veya enerji yönetim sistemlerinin (EMS) diğer sistemlerle entegrasyonunu mümkün kılar [6].

Bundan sonraki yazımızda  “DMS Analitik Fonksiyonları” anlatılacaktır.