Yağmur KIRÇİÇEK, AHMET AKTAŞ, ŞULE ÖZDEMİR

Yenilenebilir Enerji Desteği için Kullanılan Farklı Tip Bataryaların Modellenmesi ve Karşılaştırmalı Analizi

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından (YEK) üretilen enerjinin elektrik güç sistemlerine eklenmesindeki en önemli sorun, bu kaynaklardan üretilen enerjinin iklim koşullarına bağlı olarak genellikle kararsız ve değişken olmasıdır. Güneş enerjisinden, güneş çok iyi parladığında ve bulutsuz bir günde yüksek miktarda elektrik üretilebilmekte ve en önemlisi enerji üretim değerleri iklim koşullarına (güneş parlaklığı) göre sürekli değişmektedir. Enerji depolama uygulamaları, iklim şartlarına göre değişen ve yalnız gündüz çalışabilen güneş enerji sistemleri gibi yenilenebilir enerji sistemlerinden kaynaklanan güç değerlerindeki değişimle başa çıkabilir. Enerji depolama uygulamalarının kullanımı, yüklere kaliteli güç sağlanması için mikro şebekelerin kullanılmasıyla zorunlu hale gelmektedir. Bu çalışmada, enerji depolama birimi olan bataryaların modelleme çalışmaları yapılmıştır. Laboratuvar ortamında batarya şarj/deşarj deneyleri yapılarak modelleme çalışmaları için gerekli parametreler elde edilmiştir. Deneysel veriler ile MATLAB/M-File programı kullanılarak gerekli grafikler ve sonuçlar alınmıştır. Bu makalede, deneysel ve modelleme sonuçları karşılaştırılarak modelleme denklemlerinin doğruluk oranlarına yer verilmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Kurşun-Asit Batarya, Lifepo4 Batarya, Batarya Modelleme

Modelling and Comparative Analysis of Different Type of Batteries Used for Renewable Energy Support

The most important problem for providing energy from Renewable Energy Sources (RES) to the electric power system is unstable and variable of the energy generated from these sources by depending on the climatic conditions. When sun is shining and a day without cloud, the more electric power can be produced with solar energy, but the amount of produced electrical energy is fluctuating continuously by depending on the climatic condition and solar irradiation. Energy storage applications can cope with the change in value resulting from the power of renewable energy systems according to climatic conditions and only day that can work as solar energy systems. The use of energy storage application is become compulsory solutions for providing more power quality to the loads by using micro grids. In this study, modelling of batteries that are component of energy storage system has been performed. In the laboratory, battery charge/discharge tests were implemented to obtain the necessary parameters for modelling studies. Graphics and results were obtained with MATLAB/M-File program by using experimental results. Experimental and modelling results compared and the accuracy of the modelling equations is given in this paper.

Keywords:

Lead-Acid Battery, LiFePO4 Battery, Battery Modelling,

PDF

___

1. Linden D., Reddy T. B., “Handbook of Batteries”, David Linden, McGraw-Hill Press, 3d ed., New York, (2001).
2. Scrosati B., Garche J., “Lithium batteries: Status, prospects and future”, Elsevier Journal of Power Sources, 195: 2419-2430, (2010).
3. Rydh C. J., Sanden B. A., “Energy analysis of batteries in photovoltaic systems. Part I: Performance and energy requirements”, Elsevier Energy Conversion and Management, 46: 1957-1979, (2005).
4. Divya K. C., Jacob Q., “Battery energy storage technology for power systems-An overview Elsevier Electric Power Systems Research, 79: 511-520, (2009).
5. Whittingham M. S., “History, Evolution, and Future Status of Energy Storage”, Proceedings of the IEEE Issue Special Centennial, 100: 1518-1534, (2012).
6. Chih A., Hua C., Zong B., and Syue W., “Charge and Discharge Characteristics of Lead-Acid Battery and LiFePO4 Battery”, International Power International Power Electronics Conference, Sapporo, Japan, 1478-1483, (2010).
7. Swierczynski M., Store I. D., and Stan I. A., Teodorescu R., Vikelgaard H., “Selection and impedance based model of a lithium ion battery technology for integration with Virtual
Power Plant”, 15th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE), Lille, Germany, 1-10, (2013).
8. Gao J., Zhang Y., and He H., “A Real-Time Joint Estimator for Model Parameters and State of Charge of Lithium-Ion Batteries in Electric Vehicles”, Energies, 8: 8594-8612, (2015).
9. Bae K., Choi S., and Kim J., “Won C., Jung Y., LiFePO4 Dynamic Battery Modeling for Battery Simulator”, IEEE International Conference on Industrial Technology, Busan, Korea, 354-358, (2014).
10. Hamidi S.A., Ionel M.D., and Nasiri A.., “Modelling and Management of Batteries and Ultracapacitors for Renewable Energy Support”, Electric Power Components and Systems, 43: 1434-1452, (2015).
11. Chen M., Rincon-Mora G.A., “Accurate Electrical battery model capable of predicting runtime and I-V performance” IEEE Transactions Energy Conversion, 21: 504-51, (2006).
12. Rakhmatov D., Vrudhula S., and Wallach D.A., “A model for battery lifetime analysis for organizing applications on a pocket computer”, IEEE Transactions VLSI Systems, 11: 1019–1030, (2003).
13. Kırçiçek Y., “Yenilenebilir Enerji Kaynaklarına Destek için Kullanılan Batarya ve Ultrakapasitör Depolama Birimlerinin Modellenmesi ve Analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, (2016).
14. Jongerden M.R., Haverkort R., “Which battery model to use?”, IEEE IET Software, 3: 445-457, (2009).