Dağıtık kontrol ile akıllı şebekelerde geniş-alan yönetimi ve geleceğe dönük projeksiyonlar Wide

14 Pages·2014·0.49 MB·Turkish

SAÜ. Fen Bil. Der. 17. Cilt, 3. Sayı, s. 457-470, 2013 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013

Dağıtık kontrol ile akıllı şebekelerde geniş-alan yönetimi ve geleceğe dönük
projeksiyonlar

Murat Akçin1*, B. Baykant Alagöz1, Cemal Keleş1, Abdulkerim Karabiber2,
Asım Kaygusuz1

1*İnönü Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Malatya
2Bingöl Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Bingöl

05.08.2013 Geliş/Received, 11.11.2013 Kabul/Accepted

ÖZET

Artan nüfus ve bireylerin enerji taleplerinin sonucu olarak, enerjiye olan talep her geçen gün artmaktadır. Bu talebin
mevcut şebeke yapısı ile karşılanması oldukça zor ve verimsiz olacaktır. Yüksek iletim kayıplarının neden olduğu
verimsiz iletim, yenilenebilir kaynakların şebekeye entegrasyonunda yaşanan sorunlar, esnek olmayan talep ve
ücretlendirme gibi problemler, geleneksel şebeke yapıları ile artan talebin karşılanmasını verimsiz ve sürdürülemez
kılmaktadır. Arz-talep dengesinin sağlanması açısından mevcut şebekelerin verimli, çevre-dostu, esnek ve güvenilir
olması beklentileri, akıllı şebekeler uygulamalarını gündeme getirmektedir. Akıllı şebeke uygulamaları, enerjinin
üretim, iletim, dağıtım ve tüketim süreçlerinin her aşamasının gözlemlenebilir ve kontrol edilebilir olmasını, dolayısı
ile etkin yönetilebilir olmasını amaçlamaktadır. Bu çalışmada, dağıtık kontrol uygulamaları ile akıllı şebekelerde
geniş alan yönetimi irdelenmekte ve geleceğe dönük öngörüler sunulmaktadır.

Anahtar Kelimeler: akıllı şebekeler, dağıtık kontrol, haberleşme, akıllı şebeke yönetim mimarisi

Wide-area management of smart grid by distributed control and near future
projections

ABSTRACT

Due to increasing of world population and personal energy demand, overall energy demand rises day to day and
therefore, it will be very difficult and inefficient to meet this increasing demand by conventional electrical grid
structure in near future. The conventional electrical grids do not well suit for efficient and sustainable solutions
related to reducing transmission losses, integrating renewable energy sources, flexible demand and energy pricing.
Today, there is an urgent need for smart grid in order to balance energy demand and generation more efficient, more
environmentally friendly, more flexible and reliably. For these proposes, smart grid should provide observable and
controllable network structure from energy generation, transmission, distribution to consumption and thus it provides
smart management of energy systems. This study presents methodologies and technologies developed for distributed
control and wide-area smart management in smart grids. The paper also presents projections for the near future of
smart grid applications.

Keywords: smart grids, distributed control, communication, smart grid management architecture

* Sorumlu Yazar / Corresponding Author
M. Akçin v.d. Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

1. GİRİŞ (INTRODUCTION) kadar çok geniş bir yelpazeye yayılan enerji
kaynaklarının dağıtım şebekesi üstünde entegrasyonuna
imkân sağlamalıdır [12-14]. Böylece YEK’lerin hane
Dünya nüfusunun artması, fosil yakıta dayalı enerji
düzeyine kadar yaygınlaşmasına ve hanelerin kendi
rezervlerinin azalması, teknolojik ve sosyal gelişim
enerjisini üretmesine imkân sağlanacaktır. Bu durumda
sonucunda bireyin gündelik yaşamında enerjiye olan
yerinde üretim ve tüketim ile iletim kayıplarının
bağımlılığının artması, yoğun sanayileşmenin ve
düşürülmesi sağlanarak enerji verimliliği
verimsiz enerji tüketiminin çevresel etkilerinin
arttırılabilecektir. Klasik şebekede statik tüketici
görülmeye başlaması gibi etmenler, akıllı enerji
durumunda olan hanelerin dağıtık üretim imkanları ile
yönetimini gündeme getirmiştir. Enerjinin üretim
üretken-tüketiciler (prosumers) haline dönüşmeleri
aşamasından başlayarak, iletim, dağıtım ve tüketime
beklenmektedir [15,16].
kadar uzanan bütün süreçleri kapsayan elektrik

şebekesinin, gelişen teknolojik imkânlar ile daha
(ii) Dağıtık depolama (Distributed storage)
verimli, daha güvenli, daha çevre dostu ve daha
uygulamaları: Enerji üretim fazlasının şebekeye
yönetilebilir kılınması çabaları akıllı şebeke kavramını
dağılmış depolama sistemlerinde depolanması ve
doğurmuştur. Mevcut şebekelerin yetersiz kalması
gerektiğinde enerji talebini karşılamak üzere
nedeni ile ortaya çıkan bu kavram, şebekelerin tam
kullanılabilmesi hedeflenir [17]. Yüksek hacimli enerji
otomasyonu ve yüksek verimliliğini hedeflerken,
depolama sistemlerinden hane tipi depolama sistemine
haberleşmeden bilgi teknolojilerine, kontrol
kadar çok geniş ölçekte depolama sisteminin şebekeye
sistemlerinden yarı iletken teknolojilerine kadar birçok
dağıtılması YEK’ler gibi enerji sürekliliği olan
teknolojiyi bir araya getiren yeni bir model olarak
kaynakların daha etkin kullanımı için önem arz
karşımıza çıkmaktadır. Son zamanlarda, akıllı
etmektedir [18].
şebekelere olan ihtiyacın farkına varılmış ve

haberleşme, bilgi teknolojileri, kontrol sistemleri, yarı-
(iii) Talep taraflı yük yönetimi (Demand side load
iletken teknolojileri gibi birçok sahada akılı şebeke
management) uygulamaları: Dağıtık üretim ve
uygulamalarına dönük çalışmalar hız kazanmıştır [1-5].
depolama olanaklarına sahip şebekelerde üretim-talep

dengesi ve enerji fiyatları daha akıllı yönetilebilir.
Artan enerji ihtiyacının karşılanması için teknolojik
Enerji tüketiminin fazla olduğu zaman aralığı, şebeke
gelişmeler kullanılarak, enerji potansiyelinin, verimli ve
elemanlarını zorlamaktadır. Tüketici yardımıyla bu
sürdürebilir olarak kullanılması hedeflenmektedir. Bu
sorun çözülmekle beraber enerji fiyatları ve enerji
amaçla geliştirilen daha yönetilebilir şebeke sistemleri,
verimliği arttırılabilir [16]. Talebe bağlı olarak
“akıllı şebekeler” ifadesi ile kavramsallaştırılmıştır.
yürütülecek enerji üretim ve depolama stratejileri enerji
Akıllı şebekeler yenilenebilir enerji kaynaklarının
verimliliğini önemli ölçüde arttırabilecektir.
(YEK) kullanımını kolaylaştırarak, alternatif ve çevre-

dostu kaynaklar için fırsatlar sunmaktadır [6]. Fosil
Yukarıda bahsedilen üç amaca yönelik uygulamalar
yakıt rezervlerinin tükenme noktasına yaklaşması
etkin haberleşme ve kontrol araçları ile mümkündür.
nedeni ile petrol zengini ülkeler dahil olmak üzere bütün
Güç sisteminin, anlık değişimlere cevap verebilmesi ve
dünya, YEK’lerden daha fazla istifade edebilme
optimal çalışma durumlarını koruyabilmesi için şebeke
yollarını aramaktadır [6,7]. YEK’lerin daha verimli ve
durumlarının gerçek-zamanlı olarak gözlemlenebilir ve
daha yaygın kullanılabilmesi, şebeke ile entegrasyon
kontrol edilebilir olması gerekmektedir. Bunun için
problemlerinin giderilmesine [8-10] ve depolama
akıllı şebeke bileşenleri veri alma, veri işleme ve veri
üniteleri gibi ikincil kaynaklarla desteklenmesine [11]
iletme kabiliyetine sahip olmalıdır. Bu, söz konusu güç
bağlıdır. Günümüz elektrik şebekeleri bu ihtiyaca cevap
bileşenlerin haberleşme ve programlanabilme
vermemesine rağmen, kontrol ve haberleşme alanında
kabiliyetine sahip akıllı sistemleri (mikroişlemcileri)
yaşanan teknolojik gelişmeler şebekeyi daha
içermesi ile mümkün olabilecektir. Bu birimlerin birbiri
yönetilebilir kılarak yakın gelecek için umut
ile iletişiminin ve etkileşiminin yönetilmesi için
vadetmektedir.
haberleşme protokollerine (TCP/IP, ATM,

SDH/SONET gibi), haberleşme altyapılarına
Günümüzde akıllı şebeke uygulamaları üç temel alt
(Modemler, yönlendiriciler, kablosuz haberleşme) ve
başlıkta toplanabilir:
sunuculara (Uygulama ve veri tabanları) ihtiyaç

duyulacaktır [19, 20].
(i) Dağıtık üretim (Distributed generation)

uygulamaları: Dağıtık üretim uygulamaları; enerji
Akıllı şebekeler, dağıtık kontrol uygulamalarının enerji
verimliliği, güvenilirliği ve YEK'lerin kullanımı için
üretim, iletim ve tüketim süreçlerine verimli ve akıllı
büyük öneme sahiptir. Akıllı şebekeler, küçük ölçekli
çözümler getirmektedir [21]. Bu uygulamalar ile hem
enerji üretiminden yüksek güçlü enerji santrallerine
458 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013
Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve M. Akçin v.d.
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

tüketiciler hem de enerji üreticileri, gerçek zamanlı bileşenlerinin ve süreçlerinin durumlarını ve elektriksel
enerji yönetimi araçları ile enerji tasarrufu, enerji parametrelerini gözlemleyebilir ve uzaktan kontrol
güvenilirliği ve enerji sürekliliği avantajlarına edebilir olmalıdır. Bunun için bileşenlere ait dağıtık
kavuşabileceklerdir. Akıllı şebekeler ile gerçek zamanlı kontrol yapılarının programlanabilir, yerel-alan ve
ölçme ve fiyatlandırma, akıllı yük atma (aşırı yükü geniş-alan haberleşme kabiliyetine sahip kontrol
kaldırmak için belirli bölgelerde kısa süre elektriği birimleri olarak tasarlanması gerekmektedir. Bu
kesme) veya kaydırma, tüketim yönetimi, fiyat birimler, Şekil 2’de komşu haberleşme (H) ve kontrol
optimizasyonu ve enerji verimliliği için tüketiciyi aktif (K) birimleri ile gösterilmiştir. Burada kontrol işlevleri,
hale getirme, hibrit elektrikli araçların enerji şebekesine güç şebekesi bileşenleri (G) ile haberleşme ağı
entegrasyonu, fotovoltaik sistem ve rüzgar türbinleri bileşenleri arasında ara yüz görevi görmektedir. Şekilde
gibi alternatif ve dağıtık üretim kaynaklarının komşu KS ve HS yapıları ile temsil edilmiş olan geniş
entegrasyonu gibi birçok yeni enerji kavramları alan yönetim sistemi, geniş alan haberleşme ağı aracılığı
literatüre kazandırılmıştır. ile dağıtık kontrol birimleri (H-K) ile irtibatlanmaktadır.
Geniş alan yönetim sisteminden (KS-HS) gelen mesajlar
Bu çalışmada, akıllı şebekelerde haberleşme ve kontrol dağıtık kontrol birimlerinin H birimleri tarafından alınır,
alanında elde edilen gelişmeler özetlenecek, bu K birimleri tarafından değerlendirilir ve G birimlerine
gelişmeler ile sağlanabilecek dağıtık kontrol ve geniş- uygulanarak şebeke üzerinde geniş-alan yönetimi
alan şebeke yönetimi konusunda değerlendirmeler sağlanır.
yapılacaktır. Bu değerlendirmeler ışığında yakın
geleceğin olası akıllı şebeke mimarisi ve uygulamalar
için projeksiyon tutulacaktır.

2. AKILLI ŞEBEKELERDE DAĞITIK KONTROL Haberleşme Katmanı
MİMARİSİ (DISTRIBUTED CONTROL
ARCHITECTURE IN SMART GRIDS)
Kontrol Katmanı

Bir önceki bölümde değinilen beklentilerin geleceğin
akıllı şebeke mimarilerinden karşılanabilmesi için
şebeke ve güç bileşenlerinin durumlarının Güç Katmanı
gözlemlenebilir ve kontrol edilebilir olması
gerekmektedir. Çünkü sadece gözlemlenebilir ve
kontrol edilebilir olan dinamik sistemler, Şekil 1. Akıllı şebeke teknoloji katmanları (Smart grid technology
yönetilebilirdir. Çok sayıda bileşenden oluşan karmaşık layers)

şebeke yapısının yönetilebilir olması, akıllı şebeke
Geniş-alan

altyapısının şu üç temel teknoloji katmanına sahip KS Yönetim

olmasını zorunlu kılar: Uygulamaları
HS

(i) Güç sistemleri katmanı

(ii) Haberleşme sistemleri katmanı

(iii) Kontrol sistemleri katmanı H

H K
Şekil 1’de bu üç teknoloji katmanı ayrı ayrı
H
betimlenmiştir. Şekil 2’de bu katmanları oluşturan K
G

bileşenlerin iç içe geçmesi sonucu açığa çıkan işlevsel K
ilişkileri tasvir edilmiştir. Bu katmanlara dayalı olarak G H G: Güç bileşenleri
sağlanan geniş-alan yönetim kabiliyeti dağıtık kontrol G K: Kontrol bileşenleri
K H: Haberleşme bileşenleri
imkanları ile sağlanabilir.
Lokal KS: Kontrol sunucusu
Uygulamalar G HS: Haberleşme sunucusu

Dağıtık kontrol, akıllı şebekenin güç katmanları

bileşenlerinin bağımsız yerel kontrol birimlerine sahip
Şekil 2. Katman bileşenlerinin birbiri ile olan işlevsel bağlantıları
olması durumudur. Şebekeye yayılmış kontrol
(Functional connections of layer components with each other)
yapılarının birbiri ile uyumlu ve sistem bütününde
optimal çalışabilmesi geniş-alan yönetimi ile Akıllı şebeke mimarisinin kontrol edilebilir ve
sağlanabilir. Akıllı şebeke geniş-alan yönetimi; şebekeyi gözlemlenebilir olabilmesi için geniş alan yönetim
oluşturan üretim, iletim, dağıtım, tüketim güç sistemlerinin, Şekil 2’de tasvir edilen üç yapısal
SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013 459
M. Akçin v.d. Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

bileşene (H-K-G) sahip olan cihazlardan ve
sistemlerden oluşması gerekmektedir. Bu cihazların Akıllı şebekelerin en büyük avantajlarından biri enerji
işlevsel mimarisi, Şekil 3’de gösterilmiştir. kaynakları ile tüketiciler arasında çift yönlü bir
haberleşme ağının kurulmasıdır [22]. Çift yönlü
haberleşme, akıllı şebekelerin uygulanmasında önemli
Haberleşme Birimi: bir ihtiyaç haline gelmiştir. Akıllı şebekelerin gerçek
- Yakın-alan haberleşme zamanlı haberleşme yeteneği kazanması, elektrik

- Uzak-alanhaberleşme şebekelerinin modernizasyonu için bir dönüm noktası
teşkil edecektir. Bu durumda veri merkezleri, üretici-
tüketici tabanlı yazılımlar, dağıtık kontrol birimleri,
Kontrol Birimi: geniş alan yönetim uygulamaları bu altyapı üzerinden
haberleşebileceklerdir. Bu haberleşme altyapısı; bugün
- Programlanabilir
- Analog ve dijital giriş-çıkış için fiber optik kablo, güç hattı üzerinden geniş bant
portları iletim ve kablosuz teknolojiler içeren çeşitli iletişim
yollarını barındıracak şekilde inşa edilebilmektedir [23].
Günümüz haberleşme teknolojilerinin akıllı şebekelerde
kullanılma durumu, Tablo 1’de özetlenmiştir. Bu tablo
Sensörler Analog Sürücü
var olan haberleşme teknolojilerinin farklı akıllı şebeke
uygulamaları için mevcut durumunu ortaya
koymaktadır. Bu tablo ayrıca, mevcut haberleşme
çözümlerini ve bu alanda devam eden araştırmaları da
Güç Sistemi
göstermektedir [24].

İhtiyaca dönük olarak geliştirilen teknoloji ve
Şekil 3. Yönetilebilir bir güç sisteminin işlevsel mimarisi (Functional yöntemlerin akıllı şebeke haberleşme sistemlerindeki
architecture of a manageable power system) yeri aşağıda kısaca özetlenmiştir.

Kontrol biriminin programlanabilir olması, işlemci ve
Geleneksel ve yeni nesil haberleşme sistemlerinde
bellek içeren kontrol kartları ile sağlanabilmektedir. Bu
GSM/GPRS teknolojisi önemli bir yer tutmaktadır [25].
kartların analog ve dijital giriş-çıkış portlarının olması,
Bunun temel nedeni GSM/GPRS teknolojisi
sensörlerin ve güç sistemlerinin bu kartlara
kullanılarak elde edilen çözümlerin hedeflenen
bağlanabilmesine imkan sağlamaktadır. Ayrıca, kart
noktalara kablosuz erişim sağlayabilmesidir. GSM, tüm
üzerinde haberleşme modülleri de sağlanarak, Ethernet,
dünyada uygulanan en popüler devre anahtarlamalı
USB, RS-32, Wi-Fi, GSM/GPRS komple bir çözüm
hücresel ağdır. Bu ağ, (900-1800) MHz aralığında
sunabilmektedir.
çalışır. Mimarisi dört temel bileşenden oluşur: mobil

cihazları, baz istasyonu trafo merkezi, ağ anahtarlama
2.1. Akıllı Şebekeler İçin Haberleşme Sistemleri
trafo merkezi, ve işletim destekleme trafo merkezi.
(Communications Systems For Smart Grids)
GSM, sabit hat telefon ağından sonra dünyanın en

konuşlanmış haberleşme teknolojisi olma avantajına
Günümüz kablolu ve kablosuz haberleşme
sahiptir. Bu durum, akıllı şebeke uygulamaları için bir
teknolojilerinde kaydedilen gelişmeler, akıllı
avantaj sağlamaktadır. Bunun yanında GSM, en güvenli
şebekelerin haberleşme katmanının inşasına ivme
haberleşme ağları arasında kabul edilmektedir [26].
kazandırmıştır. Akıllı şebekelerin mimarilerinde

haberleşme ihtiyacı yakın-alan (Bina ve tesis içi) ve
GPRS, devre anahtarlamalı GSM ağı üzerinden paket
uzak-alan (Şehir içi ve şehirlerarası) haberleşmelerinin
tabanlı veri transferi sağlar. Böylece, GSM ağı
her ikisini de kapsamaktadır. Milyonlarca kullanıcıya
üzerinden IP tabanlı ağ uygulamalarının
hizmet veren bir akıllı güç dağıtım altyapısının kendi
gerçekleşmesine olanak tanır. GSM ile
içinde uyumlu çalışabilmesi ve haberleşebilmesi için
karşılaştırıldığında veri hızı çok daha yüksektir.
yüksek bant-genişliklerine sahip yüksek hızlı veri iletim
Standardizasyon ve uyumlu çalışabilme sorunu halen
altyapısına ihtiyaç duyacaktır. Bu altyapı günümüzde
mevcut olmasına rağmen, akıllı şebeke uygulamalarında
gerek fiber teknolojisi ile gerekse kablosuz iletişim
GSM/GPRS kullanım alanı bulabilmektedir.
imkanları ile mümkün olmaktadır. IEEE tarafından
GSM/GPRS’in, akıllı şebeke uygulamalarında uzaktan
akıllı şebeke uygulamaları için önerilmiş başlıca
izleme amaçlı kullanımı daha yaygındır. Örneğin, GPRS
haberleşme teknolojileri ZigBee, WiMAX ve Kablosuz
teknolojisi ile trafo merkezinin uzaktan izlenmesi
LAN (Wi-Fi) teknolojileri, GSM/GPRS, DASH 7 ve
önerilmiştir [27]. Aynı zamanda yine GPRS tabanlı
güç hatları üzerinden haberleşme ( PLC)’dir.
460 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013
Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve M. Akçin v.d.
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

çevrim içi güç kalitesi izleme yöntemi tartışılmıştır WiMAX teknolojisi sabit, taşınabilir ve mobil erişimleri
[28,29]. destekleyen bir geniş bant kablosuz erişim
teknolojisidir. Görüş hattında olan veya olmayan, bir
Tablo 1. Günümüz haberleşme teknolojilerinin akıllı şebekelerde noktadan bir noktaya, bir noktadan çok noktaya ve çok
kullanılma durumu; a:mevcut durumda kullanılan sistemler, noktadan çok noktaya uygulamaları desteklemektedir.
b:kullanılması için araştırmaların sürdüğü sistemler, c:henüz
Daha geniş alanlarda dağıtık enerji kaynakları
kullanılmayan ancak çözüm geliştirilebilecek sistemler (Using
situation of today's communication technologies in smart grids; a:the arasındaki iletişim için uygun bir seçenek olarak kabul
systems used in the present case, b:the researched systems for use, edilebilir. İdeal şartlarda 50 km’lik kapsama alanı
c:the systems not used yet but solution wil be developed) [24] içerisinde 70 Mbps hızlarda ses, veri ve görüntüyü

hizmet kalitesi ve güvenlik gerekliliklerinde taşıyıp
dağıtabilmektedir. WiMAX teknolojisi, düşük toplam
kurulum maliyeti ve akıllı şebeke uygulamaları için
geniş kapsama alanı ile birlikte güvenilir, yüksek veri
hızı ve otomatik ağ bağlantısı sağlar. [30].

Wi-Fi teknolojisi, uyumlu cihazların kablosuz erişim
noktaları aracılığıyla yerel alan ağına bağlanabilmeyi
sağlamaktadır. Akıllı şebekeler için IEEE 802.11 (Wi-
Fi) ve IEEE 802.16 (WiMAX) gibi standartlar getirilmiş
olup bu standartların geliştirilmesi ve olgunlaştırılması
yolunda çalışmalar devam etmektedir. IEEE 802.11
(Wi-Fi) ağlarında haberleşme için maksimum veri hızı
150 Mbps ve maksimum haberleşme mesafesi 250 m
olarak belirlenmiştir. IEEE 802.16 standardında ise 50
km mesafede 100 Mbps hızında veri transferi
sağlanabilmektedir [23, 31,32].

Şekil 4'te kablosuz haberleşme sistemleri için akıllı
şebeke mimarisinin temsili yapısı görülmektedir. Bu
yapıda internet ve internet servis sağlayıcı (ISP), dağıtık
alt ağları (enerji santrali, akıllı şebekeye bağlı elektrikli
cihazlara sahip akıllı evler, otomatik sayaç okuma
altyapısına sahip haneler vb.) birbirine bağlarken
omurga görevi görmektedir [23].

Tüketici sistemlerine

kablosuz erişim

GSM/GPRS, ev alan ağı (Home Area Network-HAN)
Güç üretim ve
ortamında çok sayıda uygulama alanı bulmuştur.
dağıtım sistemleri
GSM/GPRS yoluyla ev izleme ve yük kontrolü Yönetim
kolaylıkla yapılabilmektedir. Cihazların yük kontrolü ve
otomasyonu, çeşitli alanlarda uygulanmaktadır. Yerel
kullanıcı cep telefonu sayesinde her an ev ile iletişim
halindedir. GSM/GPRS ile birlikte, cihazların kısa
mesaj servisi (SMS) tabanlı uyarı ve kontrolü, yine
Ev-içi dağıtık kontrol
GSM teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilebilir [26]. uygulamaları

Kablosuz ağ teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte Şekil 4. Akıllı şebekelerde internet üzerinden (TCP/IP tabanlı)
kablosuz haberleşme altyapısı (Wireless communication infrastructure
cihazlar arası kablolu haberleşme, yerini kablosuz
via internet (TCP/IP-based) in smart grids) [23]
haberleşmeye bırakmıştır. Genel olarak kablosuz
sinyaller, iletim zayıflamasına ve gürültüye önemli
Güç hatları üzerinden haberleşme (Power Line
ölçüde maruz kalmaktadır. Bu nedenle, kablosuz ağlar
Communication-PLC), enerji dağıtım hattı ile birlikte
genellikle nispeten düşük veri hızları ile kısa mesafe
enerji iletim hattı üzerinden veri paylaşımı için
bağlantıları sağlar [23].
geliştirilen bir teknolojidir. Elektrik hattı üzerinden
SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013 461
M. Akçin v.d. Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

haberleşme teknolojisi, çift yönlü iletişim için mevcut Şekil 6'da PLC teknolojisi ve donanımları gösterilmiştir.
güç hattı kablo altyapısı üzerinden modüle edilmiş Bu teknolojide AG trafo merkezinde Head-End
taşıyıcı bir sinyalin bilgisini içerir. PLC teknolojisi, en kullanılarak ses ve veri, AG trafosu atlatılarak doğrudan
eski ve yaygın kullanılan etkili bir yöntemdir [33]. PLC, elektrik hattına verilmektedir. Elektrik sayaçlarının
dar bant PLC ve geniş bant PLC olmak üzere iki ana yanında bulunan tekrarlayıcı ile alınan sinyal
kategoriye ayrılır. Dar bant PLC, (3-500) kHz olan bir yinelenerek kuvvetlendirilmekte ve binadaki prizlere
haberleşme aralığına sahiptir. Geniş bant PLC dağıtılmaktadır. Bina içi mevcut elektrik şebekesi, ev ve
teknolojisi, birkaç yüz Mbps veri hızı ile (2-250) MHz ofislerde ses, görüntü ve yüksek hızlı veri dağıtımı için
bant aralığı olan çalışma potansiyeline sahiptir. Dar bant hazır altyapı demektir. PLC yapı içi ağları,
PLC teknolojisi, yakın-alanda ölçümleme ve kontrol kullanıcıların veya tüketicilerin meskenlerde kullanmış
uygulamaları için daha uygundur. Geniş bant PLC ise, oldukları akıllı elektrikli aygıtları birbirine ve internete,
akıllı şebeke uygulamalarına ek olarak son kullanıcı dahili elektrik tesisatı üzerinden bağlayabilen yeni
multimedya ve internet hizmetleri için iletişim imkanı teknolojilerdendir. Yapı-içi ağında, aynı elektrik prizi
sunar [33]. Şekil 5 ve 6, bu konuda örnek uygulama ve hem elektrik akımı sağlamakta, hem de ağa bağlı
sistemleri resmetmiştir. donanım için bir erişim noktası gibi davranmaktadır.
Her kullanıcı, modem vasıtasıyla ayrıştırılmış olan ses
PLC tabanlı çözümler kimlik doğrulamayı, veri ve veriyi kullanarak bilgisayara, telefona ya da uyumlu
bütünlüğü ve gizlilik ile ilgili güvenlik sorunlarını, diğer donanımlara bağlanabilmektedir [35].
esnek anahtar yönetim tekniklerini, 128 bit Gelişmiş
Şifreleme Standartlarını (Advanced Encryption Ancak özellikle enerji dağıtım safhasında
Technologies-AES) kullanarak ele almaktadır [34]. GSM/GPRS’in PLC üzerine bir üstünlüğü söz
konusudur. Bununla birlikte IEEE 802.15.4 (ZigBee)
Tüketici sistemlerine PLC tabanlı çözümler, PLC ve GSM/GPRS tabanlı çözümleri
erişimi
geride bırakacak performans sergileyebildiği
Geniş-alan yönetim
sistemi görülmüştür [5]. IEEE 802.15.4, fiziksel katman ve
Güç dağıtım
ortam erişim denetimi için tanımlı, düşük hızlı, kablosuz
ve kişisel alan ağları için belirlenmiş bir standarttır.
Akıllı Sayaç ZigBee, düşük güç tüketimi ile birlikte haberleşmede
Örnek Denklem; düşük veri hızı gerektiren kablosuz cihazlar için
 I  geliştirilmiştir. ZigBee için potansiyel kullanım alanları;
Glüiçm dağıtım ve üretiml im h (1) ev otomasyonu, bina otomasyon, enerji yönetimi ve
t 0  t t 0  t
sistemleri kontrol verimlilik, endüstriyel kontrol, tüketici elektroniği ve
uygulamaları Ev-içi dağıtık kontrol haberleşme servisidir [36].
uygulamaları

Şekil 5. Akıllı şebeke uygulamaları için geniş alan ve dar alan PLC
Akıllı şebeke haberleşme sistemlerinde devam eden
haberleşme sistemlerini kullanan akıllı şebeke mimarisi (The smart
grid architecture that uses wide and narrow area PLC communication çalışmaların çoğu tüketici bölgesi üzerine
systems for smart grid applications) [23] yoğunlaşmıştır. PLC, IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE
802.15.4 (ZigBee) ve GSM/GPRS tabanlı geliştirilen
çözümler, ev otomasyonu ve otomatik sayaç okuma
(Automatic Meter Reading- AMR) gibi amaçlar için
PSTN
İnternet IP kullanılabilmektedir. Önümüzdeki yıllarda önemli bir
Bilgisayar Telefon elektrik tüketicisi olarak karşımıza çıkacak olan hibrit
elektrikli araçlar için GSM/GPRS tabanlı çözümler
Yazıcı Televizyon geliştirilmiş olup, diğer teknolojilerin uygulanabilmesi
MHeizrmkeezti için çalışmalar sürdürülmektedir. IEEE 802.16
Modem Set-üstü (WiMAX), araştırmacılar arasında fazla ilgi
kutusu görmediğinden sadece AMR tabanlı uygulamalarda yer
murga Head-End Sayaç Tekrarlayıcı e dinmiştir [24].
O
Elektrik Hattı AG Trafosu DASH7, yeni ve ticari amaçlar için geliştirilmiş bir
teknolojidir. İlk aşamada askeri haberleşme
Modem AG Hattı
AG Trafo Merkezi sistemlerinde kullanılmış ve oldukça başarılı sonuçlar
elde edilmiştir. Bu nedenle tüketici ölçekli akıllı şebeke
Şekil 6. Elektrik hatları üzerinden haberleşme (PLC) teknolojisi ve haberleşme sistemi için ideal teknolojiler arasındaki
donanımları (Power line communication (PLC) technology and
yerini almıştır [37].
equipment) [35]
462 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013
Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve M. Akçin v.d.
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

Geleneksel kablolu haberleşme sistemleri (wireline yazılımlar tarafından kontrol edilebilir. Kontrol
networks), günümüz haberleşme altyapısını sistemleri, güç sistemlerinin verimli çalışmasını
oluşturmaktadır. Bu altyapı için, uzak mesafelere kadar sağlamakla kalmaz, sistemin çökmesini veya arzu
155 Mbps ile 160 Gbps arasında veri haberleşmesine edilmeyen bir duruma düşmesini engeller.
olanak sağlayan fiber optik hatlar üzerinden
SONET/SDH ağıları, orta mesafede (5.5 km) 10 Yerel ölçekte kontrol uygulamalarına örnek olarak,
Mbps’ye kadar DSL hizmetleri, kısa mesafede Ethernet jeneratörlerde gerilim kararsızlıklarının olumsuz
teknolojileri örnek verilebilir. Hali hazırda kurulu olan etkilerini önlemek için otomatik voltaj regülatörleri
bu haberleşme altyapısı, akıllı şebeke uygulamalarının (AVR) kullanılmaktadır. Statik VAR kompansatörler
haberleşme gereksinimlerine cevap verebilecek (SVC) ve yüksek gerilim doğru akım (HVDC)
yeterliliktedir [23]. sistemlerinin kararlı çalışması için kapalı çevrim kontrol
yapılarına ihtiyaç duyulmuştur. Rüzgar türbini gibi
Tüketici hizmetine haberleşebilen akıllı cihazlar yenilebilir enerji sistemlerinin veriminin artırılması,
kazandırılmış olmakla birlikte, akıllı şebeke haberleşme kontrol uygulamaları ile sağlanabilmiştir [39].
sistemleri arasında standardizasyon ve uyumlu Dönüştürücü bileşenlerin (DC/DC, DC/AC, AC/AC
çalışabilme sorunları tamamen çözülmüş değildir. IEEE, gibi) gerilim ve frekans kararlıklarının sağlanması için
IET, ISO, NIST gibi uluslararası düzenleyici kurumlar, kapalı çevrim kontrol yapıları kullanılmaktadır [39].
akademik çevreler ve ABB, EPRI, Siemens, IBM, BPL
Global, General Electric, Iberdrola gibi enerji hizmet
şirketlerinin dünya genelinde gerçekleşebilir,
sürdürülebilir ve kabul edilebilir standartlar ve çözümler
geliştirmeye yönelik çalışmaları devam etmektedir.

2.2. Akıllı Şebekeler İçin Kontrol Uygulamaları
(Control Applications For Smart Grids)

Akıllı şebekelerde kontrol, yerel ölçekte güç elektroniği
elemanlarının kontrolünden geniş ölçekte yerel ve
küresel olarak şebeke durumlarının ve koşulların
kontrolü ve optimizasyonuna kadar uzanan geniş bir

uygulama yelpazesini kapsar. Bu bölümde, yakın
Şekil 7. NIST akıllı şebeke kavramsal modeli (Smart grid conceptual
zamanda yapılan çalışmalara ve teknolojilere kısaca
model by NIST) [38]
değinilmektedir.

Bu kısımda, akıllı şebeke uygulamaları için geliştirilmiş
Her güç sistemi bileşeninin kendine özgü bir yapısı ve
uluslararası standartlara değinmek faydalı olacaktır.
bunun sonucu olarak kendine özgü kontrol
Akıllı şebekelerde kontrol çalışmalarının sınırları, NIST
gereksinimleri vardır. Ancak en genel anlamda güç
tarafından standart hale getirilmiştir. NIST, Birleşmiş
sistemi kontrolü, yazılım ve donanımın birlikte
Milletler (US) çatısı altında kurulmuş ve akıllı
kullanılmasını gerektirir. NIST (Ulusal Standart ve
şebekelerin standartlarını tanımlamada dünya çapında
Teknoloji Enstitüsü) [38] tarafından önerilen enerji
kabul görmüş bir oluşumdur. NIST standartlarını
marketi, kontrol, haberleşme ve güç altyapısını tasvir
oluştururken IEEE (Elektrik Elektronik Mühendisler
eden akıllı şebeke kavramsal modeli Şekil 7’de
Enstitüsü) ve IEC (Uluslararası Elektrik
gösterilmiştir. Bu modele göre, operatörler bütün akıllı
Komisyonu)’nin görüşlerini değerlendirmektedir. IEEE
şebeke süreçlerini (Market, servis, üretim, iletim,
bu standartları iki temel başlığa ayırmıştır:
dağıtım, tüketim) yönetmesi ve optimal şebeke

durumlarının korunmasını sağlamalıdır.
•IEEE C37.118.1; ölçüm tanımlama ve sınır değerleri

•IEEE C37.118.2; bilgi haberleşme ve yapıları [40].
Donanım kısmı frekans, faz açısı, gerilim ve arıza gibi

durum bilgilerini toplayarak yazılım sistemlerine iletir.
IEEE C37.118 standardı, 2005 yılında kararlı hal için
Akıllı yazılımlar ile bilgilerin değerlendirilmesi veya
güç ölçüm ünitelerinin ölçümlerini ve sınır değerlerini
durum tahminleri yapılır. Seçilen kontrol yöntemi ve
belirlemek amacıyla geliştirilmiştir [41]. Toplam vektör
sınır değerlerine bağlı olarak sistemin güncellenmesi
hatasının (TVH) hesaplanmasını ve senkronize
yani aktif-reaktif güç artırma veya azaltma, jeneratörleri
fazörlerin tanımını veren bu standart, denklem (1) ve
devreye alma veya çıkarma, arıza durumları için enerji
(2)’de ile ifade edilmiştir.
kesme veya enerji verme işlemleri otomatik olarak bu

SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013 463
M. Akçin v.d. Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

 x  Üretim belirsizliği içeren yenilebilir kaynakların
X  m ej (1) bulunduğu bir akıllı şebekenin optimal güç yönetimi
 2
için geniş alan ölçme tabanlı dinamik skotastik optimal
x
Burada, m ; x(t) sinyalinin etkin değeri,; kosinüs güç akış kontrol yöntemi (Wide-Area Measurement
2 Based Dynamic Stochastic Optimal Power Flow
fonksiyonu ile tanımlanmış anlık faz açısıdır. Control-DSOPF) geliştirilmiştir [48]. Bu yöntem ile
yenilenebilir kaynakların neden olduğu değişimler
x nx 2x nx 2 karşısında, optimal çalışma değerlerini korumak için
THV  r r i i (2) anlık olarak şebekedeki yönetilebilir kaynakların,
x 2x2
r i optimal kontrol stratejileri ile kontrol edilmesi
hedeflenmiştir. Ayrıca, yapay zeka algoritmaları (Yapay
Burada xrn ve xin ölçülen değer xr ve xi sinir ağları, bulanık mantık gibi) veya doğadan
hesaplanan değerlerdir. esinlenilerek geliştirilen optimizasyon algoritmaları
(Genetik algoritma, parçacık-sürüsü), dağıtık kontrol
TVH, faz açısı ve genlik değerleri için, hesaplanan uygulamaları için önerilen geniş alan yönetim
değer ile ölçülen değer arasındaki hatayı stratejilerinde kullanılabileceği öngörülmüştür [49]. Bu
göstermektedir. Bu standart sadece kararlı hal durum yöntemler, adaptasyon ve öğrenme kabiliyetine sahip
testi içindir. Güç sisteminde test edilen diğer durumlar; olmaları nedeni ile değişken sistem durumlarına ve
sinyalin frekansı, genliği, faz açısı, harmonik bozulma, akıllı şebekenin dinamik yapısına daha uygun olan akıllı
tanımlanan bandın dışına çıkma olarak sıralanabilir. kontrol uygulamaları sunması beklenmektedir.
Bütün şebeke için bu durumların gözlemlenmesi ve
kontrol edilmesi, dağıtık kontrol teknolojileri ile Optimal üretim ve tüketim koşullarının yerel olarak
mümkün olabilecektir. Bu durumlar iki performans yönetilmesi için mikro-şebeke (Microgrid) kontrol ve
seviyesi ile tanımlanabilir. Düşük performans için yönetim sistemleri geliştirilmiştir. Yenilenebilir
seviye 1; daha az filtreleme, daha hızlı tepki ve daha kaynakların mikro şebeke düzeyinde hibrit DC ve AC
yüksek performans için, seviye 2; daha iyi filtreleme, entegrasyon problemleri için çeşitli kontrol yöntemleri
uygun hesaplama ve yavaş izleme uygulamaları için önerilmiştir [8-10,50].
tanımlanmaktadır. IEEE C37.118 standardının
uygulaması, IEC 61850’i haberleşme standardını SCADA teknolojisi, dağıtık kontrol uygulaması için bir
desteklemelidir [42]. standart getirmektedir. SCADA verileri toplayıp,
değerlendirip, sistemin verimli yönetimini sağlayan
Geniş alan ölçümleme sistemleri (wide-area endüstriyel bir kontrol sistemidir. SCADA teknolojisi,
measurement systems-WAMS) haberleşme ağını dağıtık kontrolün yerel ve cihaz düzeyinde
kullanan bir dağıtık sensör uygulamasıdır. Bu gerçekleştirilmesi için bir platform sunmuştur.
uygulamada, senkronize fazör ölçüm birimleri (phasor SCADA’da, sistemin yönetimi için gerekli olan bütün
measurement units-PMU) ile şebeke bilgiler anlık olarak sensörler ve ölçüm cihazları ile
gözlemlenebilirliğinin önemli ölçüde artırılacağı toplanır [51]. SCADA yöntemi, otomasyona dayalı
gösterilmiştir [43,44]. Geniş alan ölçümleme sistemleri, fabrikalar başta olmak üzere endüstriyel otomatik
şebeke durumlarının dinamik kestirimine olanak kontrol uygulamalarında verimli ve yaygın bir şekilde
sağlamış ve böylece dağıtık kontrol yöntemlerini kullanılmaktadır. Ayrıca, SCADA’da, üzerinde
uygulanabilir kılmıştır. karmaşık kontrol ve optimizasyon algoritmalarının
gerçeklenebileceği bir kontrol platformuna
Şebekenin, sürekli hal parametrelerini optimize etmek dönüşmektedir. SCADA birimlerine sahip güç
için optimal güç akış kontrol (optimal power flow-OPF) sistemlerinin, internet altyapısı (TCP/IP) üstünden geniş
metotları geliştirilmiştir [45,46]. Ancak, bu yöntem alan yönetimi, bulut kontrol mimarisini ortaya
yerel dinamikleri ve değişimleri dikkate almamıştır. çıkarmaktadır. IP adreslemesi ile güç sistemleri, bulut
Lokal dinamikler, yük veya üretim değişimleri lineer yönetim ve uygulama sunucularının hizmetine girecektir
kontrolörler tarafından yönetilmiştir. Gerçek zamanlı [23,52].
aktif güç dengelemesi PID tabanlı otomatik üretim
kontrol (Automatic generation control-AGC) birimleri Akıllı sayaçların, hane veya site düzeyinde yerel enerji
ile sağlanmıştır. Lokal olarak kontrol edilen reaktif yönetimini sağlaması hedeflenmiştir. Dinamik enerji
kaynaklar, voltaj regülasyonu için kullanılmıştır. fiyatlamasına bağlı olarak kontrol edilebilen esnek talep
Örneğin, otomatik voltaj regülatörüne sahip jeneratörler uygulamaları (Talep taraflı yük yönetimi)
(Automatic Voltage Regulators-AVRs), anahtarlamalı programlanabilir akıllı sayaç sistemleri ile
kapasite bankları gibi [47]. sağlanabilecektir. Dağıtık mikro-depolama sistemlerinin
464 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013
Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve M. Akçin v.d.
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

[17] yerel yönetimi akıllı sayaç ile sağlanmalıdır. profilleri uzaktan değerlendirilebilecek ve tüketiciler bu
Ayrıca, çift yönlü akıllı sayaç uygulamaları ile konularda yönlendirilebileceklerdir.
yenilenebilir enerji kaynaklarının hane ve site ölçeğinde
yönetimi ve dağıtık kaynak uygulamaları mümkün c) Geniş alan (GSM/GPRS, PLC, uydu haberleşmesi)
olabilecektir [20,51]. haberleşme kabiliyetine sahip akıllı sayaçlar, konutların
multimedya hizmetlerinin (İnternet, telefon vs) güç-
Arz-talep dengesinin (energy balance) en uygun hattı üzerinden sağlanmasına olanak verebilecektir.
yönetimi ve aşırı enerji üretiminin önlenmesi için d) Dar alan, ev-içi cihaz haberleşmeleri (ZigBee, Wi-Fi,
düzenleyici enerji piyasalarının yönetimi (Regulating PLC vs.) ile cihazların uzaktan yönetimleri mümkün
power markets) söz konusu olmuştur. Avrupa birliği olabilecek, ayrıca ev cihazlarının kendi içinde
enerji piyasasının dengelenmesi için, ACER (Agency haberleşebilmeleri, akıllı ev sistemlerinin daha bütünsel
for the Cooperation of Energy Regulators) tarafından, ve etkin bir yapıya kavuşmasını sağlayabilecektir
iletim ve dağıtım operatörlerinin uymak zorunda olduğu [23,35].
kurallar konmuştur. Anlık arz-talep dengesizliklerine
işaret eden AC frekans sapmalarının izlenmesi ve e) Akıllı sayaçlar, yenilenebilir enerji sistemlerinin ve
düzeltilmesi yükümlülüğü iletim ve dağıtım konutsal enerji depolama sistemlerinin evlerde
operatörlerine bırakılmıştır. Arz talep dengesinin kullanılmasını ve yönetimini kolaylaştırabilecektir.
korunmasına dönük bir diğer yaklaşım, talep Böylece, hanelerin ve bireylerin enerji üreticisi
esnekliğine sahip olan enerji piyasalarında, dinamik durumuna gelmesi sağlanacaktır. Çift yönlü akıllı
enerji fiyatlaması ile arz talep dengesinin sağlanması sayaçlar, evde üretilen fazla enerjinin satılabilmesine
söz konusudur [53-57]. Ancak, bu uygulama dinamik imkan vererek, hem tüketiciye hem de enerji üretimine
fiyatlamaya cevap verebilecek talep taraflı yük katkı sağlayabilecektir. Tüketicilerin, bu kabiliyetler ile
yönetimin kabiliyetine sahip akıllı şebekelerde etkin üretken-tüketici (prosumer) profiline kavuşmaları
olarak işleyebilecek bir stratejidir. Bu itibarla, akıllı beklenmektedir. Hanelerin temiz yenilenebilir enerji
sayaç sistemlerinin yaygınlaştırılması ve talep kaynaklarına dayanan (Rüzgar+Güneş) üretken-
esnekliğinin sağlanması önem arz etmektedir. tüketiciler haline dönüşmeleri, CO salınımını
2
düşürecek ve çevre dostu enerji üretimi ne katkı
3. GELECEĞİN DÜNYASINA DÖNÜK sağlayacaktır [17,18].
PROJEKSİYONLAR VE FIRSATLAR
(PROJECTIONS AND OPPORTUNITIES FOR FUTURE f) Elektrikli araçların artması ile birlikte yenilenebilir
OF THE WORLD) enerji kaynaklarından sağlanan fazla enerji, taşımada
kullanılabilecek ve çevre üstünde ağır baskısı olan
Şekil 2’de gösterilen sistem yapılarının inşası, hane taşımacılık biraz daha ucuz maliyetli ve çevre-dostu
düzeyinden sitelere, şehirlere, ülkelere ve küresel gerçekleştirilmesi mümkün olabilecektir.
ölçekte çeşitli imkanlar ve fırsatlar sunacaktır.
Site ölçeğinde fırsatlar:
Hane ölçeğinde fırsatlar:
a) Yenilenebilir enerji kaynaklarının mikro şebeke
a) Akıllı sayaçlar yardımı ile esnek fiyatlandırma düzeyinde entegrasyonu ile sitelerin şebekeye olan
sistemi uygulanabilecektir. Böylece tüketici kendi enerji bağımlılığı azaltılabilecek, çevre-dostu üretim ve
tercihleri doğrultusunda akıllı sayaçlar ile tüketimini tüketim desteklenebilecektir.
elektrik fiyatının ucuz olduğu saatlere b) Site içi haberleşme ve site hizmetlerinin (Güvenlik,
kaydırılabilecektir. Eğer, tüketici konutsal enerji sulama ve site içi aydınlatma sistemleri) yönetimi ve
depolama ünitelerine sahip ise düşük fiyatta iken satın kontrolü güç dağıtım hattı üstünden (PLC)
alabileceği enerjiyi, enerjinin pahalı olduğu saatlerde sağlanabilecektir.
kullanabilecek ya da kısa süreli kesintilerde enerji
problemi yaşamayacaktır [8,9]. Bu şebekeye, önemli Şehir ölçeğinde fırsatlar:
ölçüde talep esnekliği kazandıracaktır.
a) Akıllı şebeke üstünden dağıtık sensör ve dağıtık
b) Geniş alan haberleşme sistemi (GSM/GPRS, PLC kontrol uygulamaları şehir-içi hizmetlerinin
gibi) ile desteklenebilecek akıllı sayaçlar (AMR), (Aydınlatma, parkların sulanması, güvenlik gibi)
tüketici bilgilerinin ve enerji sisteminin uzaktan yönetim yönetimi ve otomasyonunu sağlayabilecektir.
ve testine imkan sağlayabilecektir. Ölçme, izleme ve
arıza tespiti işlemleri uzaktan yürütülebilecektir [43,44].
Yerel tesisat sorunları ve hanenin enerji verimliliği
SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013 465
M. Akçin v.d. Dağıtık Kontrol ile Akıllı Şebekelerde Geniş-Alan Yönetimi ve
Geleceğe Dönük Projeksiyonlar

b) Katı-atık bertaraf tesislerinden elde edilen enerji, c) Küresel akıllı şebeke altyapısı üzerinden küresel
akıllı şebeke üstünden şehir içi hizmetlerin enerji ölçekte haberleşme, uzaktan ölçme ve kontrol imkanları
ihtiyacında kullanılabilecektir [57]. iyileşecektir. Bu durum, uluslararası bilimsel araştırma
ve gözlem istasyonlarının çalışmalarını
c) Hane ve site düzeyinde YEK kullanılması, şehrin kolaylaştırabilecektir.
dışarıya olan enerji bağımlılığını azaltacaktır.
Yenilenebilir enerji kaynakları verimli olduğu saatlerde, 4. AKILLI ŞEBEKELERE DÖNÜŞÜM İÇİN BİR
şehir enerji üretimi bakımından tamamen kendine YOL HARİTASI (A ROADMAP FOR
yetebilir duruma gelebilecektir [6-8]. CONVERSION TO SMART GRIDS)

Önceki bölümde bahsi geçen imkan ve beklentilerin
Ülke ölçeğinde fırsatlar: gerçekleşebilmesi için şu hususların göz önünde
tutulması gerekmektedir.
a) Akıllı şebekeler ile yenilebilir enerji kaynaklarının
yaygın kullanımı sonucunda, petrole, doğalgaza, ölçeğinde yapılması gerekenler:
kömüre dayalı olan enerjiye bağımlılık azalacak ve
ülkelerin enerji talebini karşılamada doğal kaynaklarının a) Akıllı sayaçlar, asgari olarak mikrobilgisayar, bellek
ağırlığı artacaktır. Bu çevre-dostu enerji üretiminin ve haberleşme birimlerine sahip olmalıdır. Bu cihazlar
sağlanması yanında ülkenin ekonomisine ve hem geniş alan haberleşmesi (GSM/GPRS, PLC, uydu
sürdürülebilir kalkınmasına olumlu etkileri olacaktır haberleşmesi) hem de bina içi güç sistemlerine erişim
[6,7]. sağlayabilmesi için dar alan haberleşme modüllerine
(ZigBee, Wi-Fi, PLC vs) sahip olmalıdır.
b) Akıllı şebekeler sayesinde yerinde üretim ve
tüketimin sağlanabilmesi ile iletim-dağıtım kayıpları ve (b) Yenilebilir enerji sistemlerinin (Güneş ve rüzgar)
masrafları azaltılabilecektir. Daha verimli ve güvenilir hanelerde yaygınlaştırılması ve akıllı sayaçlar ile
enerji kullanımı söz konusu olabilecektir [9,12]. yönetilebilir olması sağlanmalıdır. Böylelikle,
programlanabilir akıllı sayaçlar tarafından ev içi yük
c) Akıllı şebeke ile sağlanabilecek talep taraflı yük yönetimi ve şebekeye enerji ihracı yönetimi gibi
yönetimi stratejileri ve en uygun tüketim stratejileri uygulamalar gerçekleştirilebilmelidir.
uygulanabilecektir. Böylece enerji fiyatları makul
seviyelerde tutulabilecek, ihtiyaç fazlası enerji arzı (c) Ev cihazlarının güç ünitesi, akıllı sayaçlar ile
(Aşırı üretim) önlenebilir olacaktır [53-57]. haberleşebilir ve yönetilebilir olmalıdır. Geleneksel
cihazlara bu uyumu kazandırabilmek için akıllı prizler
Küresel ölçekte fırsatlar: tasarlanmalıdır. Akıllı prizler, akıllı sayaçlar ile
yönetilebilir olmalıdır.
a) Akıllı şebekeler ile YEK'lerin kullanımının artması,
yerinde üretim ve tüketim ile verimliliğin d) Elektrikli araç şarj sistemleri garajlarda veya park
artırılabilmesine, küresel ısınma gibi insan aktivitesinin yerlerinde kurulmalıdır.
çevre üzerindeki baskısının azaltılmasına ve dünyanın
daha yaşanabilir kalmasına önemli katkılar Mahalle ölçeğinde yapılması gerekenler:
sağlayacaktır.
a) Yerel dağıtım şebekesinin güç hattından
b) Küresel ölçekte birleşen akıllı şebekeler, enerji haberleşmeye (PLC) imkan sağlaması temin edilmelidir.
üretim ve tüketimine esneklik kazandırabilecek, ülkeler Güç hattı haberleşme bileşenlerinin uzaktan izlenebilir
arasındaki enerji paylaşımına dayalı çekişmeleri ve ve yönetilebilir olması sağlanmalıdır.
kaygıları azaltacaktır. Küresel akıllı şebeke
entegrasyonu ile enerji üreten ülkelerin enerji arzlarını b) Yerel üretim ve tüketimi desteklemek için
dünya ile paylaşmaları kolaylaşabilecektir. Örneğin, çöl yenilenebilir enerji ve depolama sistemleri
ortasında küçük ölçekli güneş paneli tarlası kuran bir kurulabilmeli ve buradan elde edilen enerjinin yerel
yerel üretici, üretimini küresel pazarın hizmetine sunma tüketimi desteklemesi sağlanabilmelidir.
avantajına sahip olabilecek, böylece enerji pazarı
derinleşebilecektir. Bu imkanın sosyo-ekonomik c) Yerel bazda şarj ve dolum istasyonları, elektrikli
etkileri, dünyayı daha küresel kılacak, ülke sınırları araçlara hizmet için yaygınlaştırılmalıdır.
biraz daha önemini yitirir duruma gelecektir.
Şehir ölçeğinde yapılması gerekenler:
466 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 457-470, 2013