Sanal Atalet ve Sönümleme Kontrolüyle Frekans Desteği Sağlayan BESS’nin Haberleşme Gecikmesi Altında Güç ve Enerji Boyutlandırılması

Creative Commons License

İpekli A. H., Düzkaya H.

II. Enerji Stratejileri Konferansı (ESK2026), Ankara, Türkiye, 20 - 21 Ekim 2026, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
  • Gazi Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Rüzgâr ve güneş enerjisi gibi kesintili yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik güç sistemlerindeki payının artması, sistem ataletinin azalmasına ve frekans kararlılığının olumsuz etkilenmesine neden olmaktadır. Batarya enerji depolama sistemleri (Battery Energy Storage Systems, BESS), sanal atalet ve sönümleme (Virtual Inertia and Damping, VID) kontrol yöntemleri sayesinde geleneksel senkron jeneratörlerin atalet ve sönümleme özelliklerini taklit ederek frekans kararlılığına katkı sağlayabilmektedir. Bu çalışmada, bir bölgeli yük-frekans kontrol sistemine entegre edilen VID kontrollü BESS’in güç ve enerji boyutlandırması ele alınmıştır. MATLAB/Simulink ortamında oluşturulan modelde farklı yük değişimleri ve haberleşme gecikmeleri altında frekans cevabı, BESS tepe gücü, gerekli enerji salınımı ve enerji çevrimi incelenmiştir. Gecikme kararlılığı maksimum izin verilebilir gecikme sınırı (Maximum Allowable Delay Bound, MADB) üzerinden değerlendirilmiş; haberleşme gecikmesinin bu sınıra yaklaşmasının BESS güç ve enerji kullanımına etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar kullanılarak BESS’nin gerekli minimum gücünün ve enerji kapasitesinin belirlenmesine yönelik bir boyutlandırma yaklaşımı sunulmuş; frekans desteği performansı, gecikme kararlılığı ve BESS kapasite gereksinimleri ortak bir çerçevede değerlendirilmiştir.

The increasing share of intermittent renewable energy sources, such as wind and solar, in electrical power systems reduces system inertia and adversely affects frequency stability. Battery energy storage systems (BESS) can contribute to frequency stability by emulating the inertia and damping characteristics of conventional synchronous generators through virtual inertia and damping (VID) control methods. This study addresses the power and energy sizing of a VID-controlled BESS integrated into a single-area load-frequency control system. In the model developed in the MATLAB/Simulink environment, the frequency response, BESS peak power, required energy swing, and energy throughput were investigated under different load changes and communication delays. Delay stability was evaluated using the maximum allowable delay bound (MADB), and the effect of communication delay approaching this limit on BESS power and energy utilization was investigated. Using the obtained results, a sizing approach was proposed to determine the minimum required power and energy capacity of the BESS; frequency-support performance, delay stability, and BESS capacity requirements were evaluated within a common framework.