ISI GÜÇ İSTASYONLARININ ALINABİLİRLİK FAKTÖRLERİ

Dünya Enerji Konferansı/UNIPEDE ** ortak komitesinin ön raporu.

Bu rapor ortak komite çalışmasının amacı olan, ısıl güç istasyonlarının alınabilirlikleri ile ilgili karşılaştırmalı verilerin ülkeler arasın da değiştirilmesi olanaklarının araştırılması ko nusunu tanımlamaktadır.

Komite elektrik üretim istasyonlarının alınabi lirlikleri konusunda enerji istatistiklerini za man ve kapasite istatistiklerine yeğ tutmuş, te mel boyutlar konusunda ise UNIPEDE'nin görüşleri ne küçük eklemelerle katılarak maksimum kapasite, alınabilir kapasite ve alınamayan kapasite boyut larını uygun bulmuştur.

Rapor değişik istatistiklerin gerektiği kapasite ye ve yakıt türüne göre sınıflandırmaları verir ken nükleer birimleri tek başına incelemekte ve birimlerin yaşlarının alınabilirlik üzerindeki et kilerini gösteren bir yöntemi anlatmaktadır.

* Alınabilirlik: Bu terim yazıda "availability" karşılığı kullanılmıştır.

** UNIPEDE: Uluslararası Elektrik Enerjisi Üreti ci ve Dağıtıcıları Birliği.

GÎRÎŞ

Bir ısıl güç üretim istasyonunun alınabilirlik faktörünün saptanması bütün üretim istasyonunun toplam alınamayan (kullanılamayan) kapasitesinin karşılanması için üretim ve dağıtım sistemlerin de gereken yedek kapasitenin kestirilebilmesi için gereklidir. Bu yedek kapasite hesabında ya pılacak hatalar ya gereğinden fazla anapara yatı rımına yada gereksiz enerji kısıtlamalarına yol açabilir.

Alınabilirlik konusunda çeşitli ülkelerde değişik yöntemlerle istitastikler elde edilmiştir. Batı Avrupa ülkeleri için bu verilerden karşılaştırma lı sonuçların çıkarılması amacıyla UNIPEDE (Ulus lararası Elektrik Enerjisi Üretici ve Dağıtıcıla rı Birliği) UCDTE (Elektrik Üretimi ve İletiminin Eşgüdümü Birliği)'nin yardımları ile çalışmalar yapmış ve bu çalışmaları yayınlamıştır [l,2,3,4].

Bu konuda Edison Elektrik Enstitüsü bir rapor ya yınlamış [5], Dünya Enerji Konferansı SSCB milli komitesi de program komitesine bu sorunu getir mişti.

8.Dünya Enerji Konferansına (Bükreş 1971) ingil tere Makina Mühendisleri Enstitüsünce sunulan bil diriden sonra DEK ile UNIPEDE bir ortak komite kurmaya ve diğer kuruluş ve kişilerle alınabilir lik konusunda ortak çalışmaya karar vermişlerdir.

tik toplantısını Eylül 1974'de Detroit'te yapan ortak komite daha sonra Mart 1975'te Paris'te, Kasım 1975'te Moskova'da ve Mart 1976'da Londra1 da toplanmıştır.

TEMEL TERİMLER

Ortak komiteye verilen görev ısıl üretim istasyon larının alınabilirliği konusunda karşılaştırmalı verilerin uluslararası değişimini sağlayacak ge rekli işleri yürütmekti. Bu değişimler aynı kate gorideki birimlerin toplam alınabilirliği hakkında olmalı idi. Kategoriler birimlerin güçlerine ve birincil enerji kaynaklarına göre şu şekilde ta nımlandı:

1) Güce göre: 100 199 MW 200 399 MW 400 599 MW 600 799 1ÎW 800 ve daha yukarısı.

2) Birincil enerji kaynağına göre: Linyit, taş kömürü, gaz, fuel oil, nükleer.

Son olarak temel birimler arasında da bir alına bilirlik farkı olmalı idi. Bu birimler;

Kaynama birimi (reaktör) Türbin Generatör ve bu 3 ana birimin yardımcı elemanlarıdır. Ayrı ca devre dışı kalmalar da, planlanmış ve planlan mamış olarak ayrılmalıdır.

AMACIN TANIMI

Alınabilirlik, Güvenilirlik DeŞil:

Komite üyeleri ilk toplantıda çalışmaları güç sis teminde ortaya çıkacak alınamayan kapasiteyi kar şılamak için bulundurulacak yedek kapasitenin kes tirilmesine esas olacak, güç istasyonunun alına bilirliği çalışmaları ile sınırlandırmayı benimse mişler, dolayısı ile istasyon birimlerinin güveni lirlikleri sorununu uygun biçimde dışarıda bırak mışlardır.

Birimlerin güvenilirlikleri bozulmalar arasındaki ortalama süre ve ortalama onarım süresi istatis tiklerinden türetilen olasılıklardır. Bu güveni lirlik olasılıkları çalışma istatistikleri alına mamış yeni tür güç istasyonlarının alınabilirlik lerinin kestirilmesinde kullanılabilir. Ortak ko mite değişik ülkelerin güvenilirlik saptama yön temleri ile ilgili çalışmaları da konusu dışında saymıştır.

Sonuç olarak bir ısıl istasyonun alınabilirlik faktörü (kısmen yada tamamen bozuk birimleri kar şılamak için ayrılacak yedekler açısından bakıldı ğında) sıfır ile bir arasında bir faktör yada % sıfır ile % 100 arasında bir oranla ifade edil miştir.

Yazının devamında üretim biriminin elverişliliği nin hesabında kullanılan çeşitli yöntemler anla tılmaktadır.

Alınabilirlik İstatistikleri îçin Çeşitli Boyutlar:

Bir ısıl üretim biriminin alınabilirlik faktörü nün bulunması için istatistiklerde 3 boyut kulla nılmıştır: Zaman, kapasite, enerji.

Zamana bağlı istatistiklerde devre dışı olma zama nının toplam gözlem zamanına oranı alınır. Bu yön temde kısmi durmalarda üretim biriminin küçük bir kapasite ile çalışma durumu genellikle ihmal edi lir.

Kapasite istatistiklerinde anlık alınabilirlik belli aralıklarla alınır ve gözlem süresi içinde ki aritmetik ortalama bulunur. Bu yöntemde ölçme ler arasındaki alınabilirlik değişiklikleri dik kate alınmamaktadır.

Enerji tabanlı istatistiklerde ise (kullanılama yan) alınamayan kapasite ve devre dışı kalma za manı referans kapasite ve gözlem zamanı çarpımına bölünür. Enerji istatistiklerine dayanan alınabi lirlik faktörlerinde hem kısmi bozukluklar hem de ölçüm aralarındaki alınabilirlik değerleri hesaba katıldığı için en güvenilir olanlardır.

Anılan nedenlerden Ortak Komite enerjiye dayalı istatistiklerden saptanan alınabilirlik faktörle rini diğerlerine yeğ tutmuştur.

Referans Kapasitenin Seçilmesi:

Seçilen referans kapasitesi maksimum kapasitedir. Toplam alınabilir kapasite bütün birimlerin üret

tikleri kapasite olduğundan bir grup birim için referans kapasite ise birimlerin maksimum kapasi telerinin toplamıdır. Bazan, özellikle nükleer istasyonlarda, kurulu güç maksimum güçten az ola bileceği için referans kapasitesi olarak birimin ayarlamalar sonundaki maksimum kapasitesi alınma lıdır.

Bir Isıl Birim Yada İstasyonun Maksimum Kapasitesi (kW):

Bu kapasite bütün istasyonun her birim çalışırken ve normal nitelikteki yakıt stoku beklenen düzey de iken sürekli çalışmada (15 saat veya daha uzun) üretebileceği en fazla güçtür.

Burada iki tanım söz konusudur:

Brüt kapasite: İstasyonun çıkış terminalinde öl çülen güç.

Net kapasite : Şebekeye verilebilecek en fazla güç (brüt kapasiteden istasyonun yan birimlerinin ve istasyonun bü tünlüğü içindeki transformatörle rin harcadığı güç çıkarılmış).

Isıl İstasyonun Alınabilir Kapasitesi (kW)

Alınabilir kapasite belirli bir anda sınırsız da ğıtım olanakları varsayılarak bulunan istasyonun çalıştırılabileceği maksimum gücü belirtir. Sürek li çalışma süresi en az 15 saat alınmalıdır. Alı nabilir kapasite maksimum kapasiteden istasyonun çalışmama durumu ve yakıt, su kısıntıları çıkarı larak elde edilir.

C = /c • dt yada C = Zc • t c t : alınamayan C kapasitesinin süresi. c

Not 1 : T aralığmdaki f ve g faktörleri a) eşitlikteki kapasitelerin sürekli kayıt ları yada b) kapasitelerin belirli sayıda değerleri (örneğin her saat başı veya her gün için günün aynı saatindeki değerler)

kullanılarak bulunabilir.

Not 2 : Belirli zaman aralığında çalışma ve tatil günleri için aynı faktörler hesabedilmesi daha yararlı olabilir.

Veri Toplama Yöntemi:

Veriler ya sadece günde bir ve saat 8.00'de yapı lacak kayıtlara, yada maksimum ve alınabilir kapa sitelerin sürekli kayıtlarından alınacak istatis tiklere dayandırılabilir (Hatta eşdeğer saatlerde alınacak kısmi durmalar ve alınamazlık hesapların da birimlerin kapasitelerine göre ağırlıklı alına mazlık faktörleri hesaba katılarak durma sürele ri bile enerjiye dayalı faktör hesaplamalarında kullanılabilir).

Her gün saat 8.00'de alınan veriler ve sürekli kaydedilen verilerden 10 birimlik gruplar için yapılan hesaplamalar arasındaki farkın aylık de ğerlendirmeler için % l'den yıllık değerlendirme ler için % 0.2, Z 0.3'ten küçük olduğu görülmüş tür.

Isıl İstasyonun Alınamayan Kapasitesi (kW)

Bu kapasite (c) maksimum kapasiteden elverişli ka pasite (b) nin çıkarılması ile f = a b (kW) bulu nur ve ikiye ayrılabilir.

Cı: planlanmış bakım için kullanılamama C : başka nedenlerden kullanılamama.

Belirlenmiş bir zaman aralığmdaki alınabilirlik (f) ve alınamazlık (g) faktörleri:

1) Alınabilirlik faktörü:

t = B/A

B: T aralığında üretilebilecek alınabilir kapa site.

A: Aynı aralıktaki maksimum kapasite (a) nın or talama değeri.

A ve B aşağıdaki eşitliklerden bulunur:

B = / b • dt T

A = /a • dt

yada yada

B = Zb • t b

A = Za • t a

burada; tt,: b alınabilir kapasitesinin süresi t : a maksimum kapasitesinin süresidir.

a

2) Alınamazlık faktörü:

g = C/A C: T aralığında alınamayan kapasite (c) tarafın dan üretilebilecek enerji

Gözlem Aralığının Seçilmesi:

Uluslararası düzeyde gözlem aralığı olarak bir yıl alınmaktadır. Yalnız ilk yıl istatistikleri genel likle kuşku ile karşılandığı için resmi değerlen dirmeler bir yıldan eski birimler için yapılmakta dır. Isıl birimlerin alınabilirliğindeki teknolo jik gelişmeleri dikkate almak için seri istatis tiklerde 10 yıldan uzun sonuçlar basılmamakta ve bu da birimlerin yaşlarının alınabilirlik sapta madaki yerleri konusunu önümüze getirmektedir.

Birimlerin Yaşlarının Etkileri:

Birimlerin yaşlarına bağlı alınabilirlik verileri toplamadaki çıkış noktası üretim istasyonunun alı nabilirliğinin zamanla artmasıdır. Bu noktadaki en önemli güçlük istasyonu oluşturan birimlerdeki ciddi bozuklukların zamanla artan alınabilirliğin görülebilmesini engellemesidir. Bu amaçla birim ler çalıştırılma yıllarına göre değil, ilk çalış tırılmadan başlayarak geçen yıl sayısına göre gruplandırılıp, n'inci sene için ortalama alına bilirlik faktörleri bulunur.

Tablo l'de 200 399 MW*lık birimlerle ilgili bazı UNIPEDE ülkeleri için 1974'e kadarki istatistik ler verilmektedir. İkinci sıradaki sayılar sütu nun en üstündeki takvim yılında çalıştırılmaya başlanan birimlerin kapasiteleridir. Diagonal üze rindeki sayılar eksenin üst ucundaki yıllarda ça lıştırılan birimlerle ilgilidir. Böylece faktör

takvim yılı birimin yaşı (yıl)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 h*r takvim yılı için ortalama

tüm birimler

61 62 63

67 68 69 70

71 72 73 74

MW MW MW MW MW MW MW MW MW MW MW MW MW

250 575 500 590 2670 2329 2815 2622 3935 4926 5915 3679 4858

•—

78.

{

> 62 7 0 s. 67

s 7 4 76

78 N

80 N

N

— 90

7 8 . 64 I 61 6 9

7 4 ^ 74

9 0 ^ 8 6 . 78

> 7 9

— 77^

8 6 . 4 8 . 40 ^8 5

84 s

82.

— 78,.

79.

82 % 1

86 76 63 76 85

78 77

66 . 81 _ 76

\ 7 8 . 75 v 7 0 , 83

9 0 . 78 76

n'inci ilk

yıl

n yıl

88 80 . ^ 9 0 ^ 8 3

76 ^ 7 2

87 > ^80

89 73 80

7\

—

7 4 <. 6 7 .

65 N 7 4 .

55«,

42 78

78 79 81 80 78 79 80

Tablo 1. Isıl birimlerin (200 399 MU) alınabil iri iği (%).

lerdeki düzensizlikler i l g i l i eksenden birimlerin geçmişine bakılarak açıklanabilir. Son iki sütun da n'inci senede ve ilk n sene için ağırlıklı or talama faktörler verilmiştir. En alt sıradaki fak törler ise sütunun üstündeki sene için bulunan ağırlıklı alınabilirlik faktörleridir.

Sınıflandırma Biçimleri: I s ı l birimleri yakıt ve kapasitelerine göre sınır landırmak uygun bulunmuştur. Alışılmış türde bi rimler için (yanan fosil yakıtları) sınıflandırma şöyledir:

a) Kapasitelerine göre:

100 199 MW 200 399 MW 400 599 MW 600 799 MW 800 ve üstü b) Yakıtlarına göre: Katı yakıtlar (taş kömürü ve linyit) Gaz Petrol

Gaz ve petrol arasında ayrım yapılamıyorsa bunla rın verileri birlikte verilmelidir.

Veriler Tablo 2'deki gibi gösterilebilir.

ELEKTRİK HÜHENDÎSLİĞ1 251 252

Nükleer Birimler:

Nükleer birimler IAEA (Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı) nın önerileri doğrultusunda aşağıdaki gi bi sınıflandırılmıştır.

1) Çalışma sırasında yüklenebilenler gaz soğutmalı ağır su ile yavaşlatılmış

2) Durma sırasında yüklenebilenler kaynayan su basınçlı su başka türler.

Ayrıca her kategoride 600 MW'tan küçük ve büyük olmak üzere ikiye ayrılmalıdır. Nükleer birimle

»a k ıt Türü

Kömür Petrol Gaz Tüm f o s i l y a k ı t l a r birlikte

Sayısı Kapasit e Planlanmış Planlanmamış Toplam

Tablo 2. Yıllık alınamazlık faktörleri (%). (Fosil yakıt birimleri, 200 399 MW)

rin istatistikleri de Tablo 3'teki biçimde veril melidir.

Gaz Türbinleri:

Gaz türbinlerinde almabilirlik faktörlerine ek olarak iki özel faktör de (başarılı başlatmaların sayısı ve işletme zamanı) gözönüne alınmalıdır. Yalnız bu faktörlerin rezerv kapasitesinin artı rılması hesaplarında kullanılamaması ve bir seri birim için ağırlıklı verilerin elde edilememesi nedenleri ile Ortak Komite bu tanımları raporun içine almamıştır.

Y akıt Türü

0 Tu» nükleer b i r i m l e r 1 Çalışma sırasında t e k r a r yüklenen tün birimler 1.1 Gaz soğutmalı b i r i m l e r 1.2 Ağır soğutmalı birimler 2 Durma s ı r a s ı n d a t e k r a r ylJklenen tüm b i r i m l e r 2 . 1 Kaynayan su 2 . 1 . 1 Kaynayan su <600 MW 2 . 1 . 2 Kaynayan su >600 MU 2.2 Basınçlıı su 2 . 2 . 1 B a s ı n ç l ı su <600 m 2 . 2 . 2 Ba s ı nç l ı su >600 HW 2.3 Diğer t i p l e r 2 . 3 . 1 Diğe r t i p l e r <6D0 MU 2 . 3 . 2 Diğer t i p l e r >600 MU

Sayısı Kapasite Planlanmış Planlanmamış Toplam

Temel B i r i m l e r i n A l ı n a m a z l ı ^ ı :

Temel birimlerin (reaktör kaynatıcı, türbin ve jeneratör) alınamazlığı birimlerin güvenilirliği yada alınamazlıktaki sorumlulukları ile verilebi l i r . Komite alınamazlık konusuna ağırlık verdiğin den ülkelerin alınamazlık faktörünü her birim için bileşenlerin almamazlıkları ile birlikte verilmesi öngörülmüştür.

A l ı n a b i l i r Kapasite t ç i n Süre E ğ r i l e r i :

Günde bir kere alınan alınabilir kapasite ölçmele rine dayanan i s t a t i s t i k l e r yapan ülkelerin dikka t i , almabilirlik faktörlerinin süre eğrilerinin çizilebileceği konusuna çekilmiştir. Bu eğride »eksenindeki her almabilirlik faktörü değerine karşı Y ekseninde bu değerden yüksek faktörlerin toplam kaydedilmiş faktör sayısına oranı işaret lenmiştir. Şekil l'de bu yöntemle elde edilen bir eğri gösterilmiştir. Bu değerler kullanılarak sağ lanan almabilirlik faktörü dağılım eğrisi veriler bir faktörden daha yüksek faktör olması olanağını belirterek gerekli rezerv kapasitesinin kestiril mesinde kullanılabilir.

Günde bir kayıt yerine sürekli kayıtlar kullanan ülkelerde günün belli bir anındaki değerleri kul lanarak benzer bir eğri elde edebilirler.

Tablo 3. Yıllık alınamazlık faktörleri (Nükleer birimler)

V.

•19 50

\ \

\ 1

SONUÇ

Görüldüğü gibi Ortak Komitenin çalışmaları belli amaçlarla sınırlandırılmıştı. Bazı üyeler aşağıda belirtilen yönlerde ortak çalışmanın sürmesi yo lundaki isteklerini belirttiler.

Üretim biriminin farklı elemanları için güveni lirlik çalışmaları Yeni türde bir birimin alınabilirliğinin önce den kestirilmesi yöntemlerinin araştırılması.

Enerjiye dayalı almabilirlik ve alınamazlık fak törleri istatistiklerinin uyarlanması, temel bo yutların ve hesaplama yöntemlerinin tanımlanması ile Ortak Komite amaçlarına ulaşmış ve bu tanım lardan çıkılarak bulunacak değerlerin çeşitli is tatistiklerde aynı anlamda olması sağlanmıştır. Ortak Komite bu temellerde yapılacak uluslararası veri değişimlerinin uygulanabilir bir öneri oldu ğu görüşüne ulaşmıştır.

\ **

Al mabil i r i ik %

Şekil 1. 400 MW ve üstündeki birimler.

Sabah saat 8.oo'de alınabilir kapasite

eğrisi. 1

Kritik dönem 1974/75^

1 .Maksimum kapasite:Aralık 10,125, Ocak 12,297,

Şubat 12,89 7.

2.Krit:k dönemde 61 iş gününü kapsayan bir

istatistik çalışmasının sonuçları.

3.X ekseni üzerindeki değerden daha yüksek alına

bilirliği olan günlerin sayısının yüzdesi.

KAYNAKLAR

[lj Economie Electrique No 50. 1967, UNIPEDE. [2] Hague Conference, Report no 80.02, 1973,

UNIPEDE. [3] "Quarterly Bulletin IV/1967), UCPTE. [4] "Collection and Processing of Data on Overall

Non availability of Termal Units in UCPTE Countries", Quarterly Bulletin 11, 1971 UCPTE.

[5] "Report on Equipment Availability" Edison Electric Institute.