YÜK DİYAGRAMLARININ ÖNEMİ VE ŞEKİLLERİNE TESİR EDEN BAZI PARAMETRELERİN ETÜDÜ

UDK: 621.311

Yük Diyagramlarının Önemi ve Şekillerine Tesir Eden Bazı Parametrelerin Etildi!

Behçet Y ÜCEL Y. Müh. ETİBANK

Bu yazı 20 23 Mayıs 1963 de (Puant yüklerinin karşılanması) konusunda Venedikte yapılan Sempozyum'a V Grandin tarafından verilen (Yük diyagramlarının şekillerine tesir eden bazı para metrelerin etûdu) başlıklı raporundan yararlanarak hazırlanmıştır

Yazıda yük diyagramlarının önemi belirtilmekte ve bu diyagramların elektrifikasyon plân lamasmdaki yeri izah edilmektedir. Diğer taraftan yuk diyagramları üzerine tesir eden muhtelif fak törler, bu orada bilhassa meteorolojik olayların etkisi örneklerle anlatılmaktadır

Ayrıca bir bölgede enerji ve güç istihlakinin zamanın fonksiyunu olarak artışını veren formül ler, en büyük istihlak bölgemiz olan Kuzeybatı Anadolu Bölgesinden misaller verilerek, tablolar ve grafiklerle açıklanmaya çalışılmıştır.

Y ÜK DİY AGRAMLARININ ÖNEMİ :

Gelecekteki yükleri tahmin etmek, buna göre yeni tesislerin inşa programlarını yapmak ve iş letilmeleri için teknik olduğu kadar ekonomik yönden gerekli bilgileri çıkarmak hususunda en önemli yardımcılar yük diyagramlarıdır.

Elektrik enerjisi, pratik olarak;, stok edile meyen ve istihlâk edildiği anda istihsal edil mesi icap eden bir enerji olduğundan, genera törlerin herhangi bir andaki toplam yükünü müstehliklerin o andaki talepleri tayin etmekte dir. Buna göre yük diyagramlarını, istihsali be lirten fonksiyonun grafik gösterilişidir şeklinde tanımlayabiliriz. Ancak yük diyagramlarının coğrafi, sosyal, politik v.s. gibi bir çok deği şik faktöre tabi olması bu fonksiyonu çok komp leks bir fonksiyon olarak ortaya çıkarır. Bu kompleks fonksiyonun kesin bir çözümü yoktur, ancak muhtelif durumlara ve şartlara bağlı ola rak diyagramı analiz etmek bir takım neticelere ulaşmamızı sağlar.

İleri memleketlerde elektrik enerjisi istihlâ kinin yüksek nisbette artışı ve buna bağlı o larak istihsal nakil ve dağıtım tesislerinin sü ratle büyümeleri, araştırmada ve metotların ta yininde bir takım güçlükler doğurmalarına rağmen modern hesap makinelerindeki inkişaf lar, söz konusu etütlere rahatlıkla girişilmesini sağlamaktadırlar.

Etüt konusunu teşkil eden diyagramları iki kısma ayırabiliriz :

— Bir ölçü aleti vasıtasıyla direkt olarak çi zilmiş diyagramlar,

— Direkt olarak çizilmiş diyagramlardan çı karılarak bazı etüt elemanlarını vermeye müsait hale konmuş diyagramlar.

İkinci tip diyagramlar genellikle zaman a ralıklarına göre teşkil edilirler; günlük, haftalık, aylık, yıllık, özel (kısa süreler için, sözgelişi saatlik) diyagramlar gibi.

Bazı tip diyagramlar teşkil edilirken bir ta kım güçlüklerin meydana çıktığı haller mevcut tur. Söz gelişi; santral sayısı fazla, beslenen böl ge geniş ve enterkonneksiyonlar çok olduğu hallerde, şebekenin toplam ani güçlerinin tesbiti zorlaşmaktadır.

GÜNLÜK Y ÜK DİY AGRAMLARI:

Bir sistemin işletilmesinde Yük Tevzi'nin program kısmının en önemli ödevi, bir gün sonrası için yük diyagramını tesbit etmek ve bu diyagramı örtmek için işletme emniyeti ve ekonomi şartları muvacehesinde istihsal ünite lerini ve şebeke şemasını seçmektir. Buna göre sistem işletmesinde günlük yük diyagramlarının tesbiti önemli bir konu olarak belirir.

Günlük yük diyagramları iki tiptir: — Saatlik ortalama güce göre teşkil edilen diyagramlar.

— Ani güce göre meydana getirilen diyag ramlar.

Şekil 1 ve Şekil 2 Kuzeybatı Anadolu Böl gesinin (*) Temmuz ve Aralık aylarına ait nor mal iş ve pazar günlerine ait saatlik ortalama güç eğrilerini göstermektedirler. Bu eğrilerde göze çarpan belli başlı karakteristik noktalar şunlardır.

(*) Kuzeybatı Anadolu Bölgesi : istanbul, izmit, Zonguldak, Karabük, Ankara, Eskişehir, Kütahya, Bursa v s gibi şehirleri ve buralardaki sanayii besleyen enterkonnekte sistemi ihtiva eden; Tür kiye'deki toplam elektrik enerjisinin yaklaşık % 70 inin istihlâk edildiği bölgedir.

2: Poiar B.T2.9E3 600

as:

P"

'.

MW TO ar U.7.9S3 »J

's t ^ V i

soo

no

1 (00

JOO

V r 1 V

>> \

>> d/

200 2'

«O

İ00

rk

A

J1

V • \JA \

Jt

•—^

0 2 ( 6 « 1 0 12U«182022 2« ' KUZEY BATİ AfMOOtJU VÜK DİvX 5RAMLARAİJK AVI StkHtl

02 4

81012

16 * 2 0 2221

Saatler

KUZEYBATI ANADOUJ YÜK OTttGRAM I TEhKUZAY !

Ştkil: 2

— Akşam ve Sabah puantlarının oluş saat leri ve değerleri.

— Sabah yükünün yükselme hızı ve saati.

— Akşam yükünün inme hızı ve saati ,

— Sabah ile öğleden sonrası arasındaki ça lışmanın durduğu müddet* Ve'"öğleden sonra gü cün yükselme değerleri ve saatleri.

— Azami, asgari ve ortalama v:s. güçler ara sındaki karakteristik oranlar.

Tablo 1 ve Tablo 2, Şekil 1 deki yük eğri sine ait bir takım karekteristikleri ihtiva et mektedir.

Yük eğrilerinden elde edilen maldmat gün lük işletme programlarının tesisi için, işletme ekonomisi ypnünden, çok .önemlidir. Böylece baz istihsal değeri; 'g'ündüz ve gecenin muhtelif saatlerinde blok regülasyonlar, muhtemel pom paj imkânları ve bu " imkânlardan istifade ile ufak rezervuarlarıri doldurulması ve boşaltılması için takip edilecek politika v.s. gibi program lara esas olacak değerler elde edilmiş olur.

Termik" Ve hidrolik istihsal ünitelerini havi karışık rejimli sistemler için mevsimlik ve gün lük rezervuarların debilerini tahmin ve nasıl boşaltılacaklarını hesapladıktan sonra termik

TABLO 1

KB.A BÖLGESİ 12/ARALIK/1963 Y ÜK DİY AGRAMININ ANALİ Zİ LLE ELDE EDİLEN

•'

KARAKTERİSTİK FAKTÖRLER

,_

istihsal edilen enerji.

lama

Minimum göç '

Sabah Pu antı.

Sabahın azami de ğerine yük selme hızı

Saati Değeri (60 dakika da)

Akşam Pu.

Akşamın azami de

Y ük

ğerinden Fak

Saat Değer iniş hızı (60 törü

dakikada)

MWh 8.261

MW'

Saat MW MW/Saat Saat M W . MW/Saat .%

437 • 344 242

18 437

Elektrik Mühendisliği" 90

TABLO 2

K.B.A. 15 ARALIK 1963 PAZAR GÜNÜNE Aİ T Y ÜK DİY AGRAMININ ANALİ Zİ İLE ELDE EDİLEN KARAKTERİSTİK FAKTÖRLER

istihsal edilen enerji

lama güç

Minimum güç

Sabah Pu.

Akşam Pu

Sabahın

azami de

ğerine yük

Akşamın luanzaamn idebğue; Y ük

rini azalma Fak

Saati Değeri selme hızı Saati Değeri hızı (60 da törü

(60 dakika)

kika)

MWh

Saat M W MW /h Saat M W MW /h

6.204

9 251

18 338

programlar yapılabilir. Problem belirsiz gibi görünürse de; değişik istihsal kaynaklarının mar jinal değerlen üzerine kurulmuş ekonomik mü lâhazalarla belirli hale konulabilir.

Nihayet; yük programlarının tayininde tatil günlerini, müşteri programlarındaki değişiklik leri, hava kararması, sıcaklık v.s. gibi değişik lik meydana getirecek faktörlerin icra edecek leri tesirleri mümkün olan ölçüde" nazarı iti bare almalıdır.

Ani güç diyagramlarından primer ve sekon der regülasyon problemlere ve regülasyon teç hizatının kullanılışına ait malûmat çıkarılabilir. Bu diyagramlarda güç dalgalanmalarını veren bandın etüdü bir bölgede veya iki bölge arasın daki enterkonneksiyon hatlarında güçteki fark ların derecesini görmemizi sağlar.

Bilhassa Fransa'da yapılan bir etütte, ista tistiki veriler, izole bir şebekede gücün değişme lerinin karesel ortalama değerinin gözönüne a lınan bölgede çekilen güçle orantılı olduğunu gösterdi:

P = Şebekenin çektiği güç (MW)

a = Karakteristik güç (MW)

H = Gücün ortalama kuadratik farkı (MW)

Ayrıca bu etütler, «değerinin istihlâkin tabiatı na bağlı olduğunu ve bölgenin sanayileşme de recesiyle sıkı münasebeti bulunduğunu ayrıca belirli bir istihsal ve istihlâk merkezinin müş terilerini karekterize ettiğini ortaya koymuştur.

Sanayinin inkişaf neticesi kullanılan makine leri artması ve boyutlarının büyümesi sebebiyle istihlâk artmaktadır.

Spesiyalistler istatistiklere dayanarak ^ de ğerinin istihlâkten daha yavaş değiştiğini gös terdiler ve elde edilen neticeleri aşağıdaki for mülle ifade ettiler:

Elektrik Mühendisliği, 90

burada p = olayın orijini olarak tesbit edilen

zamandaki gücün ortalama kuadratik farkı (MW)

ju, = t zaman sonra (MW) olarak gücün orta

lama kuadratik farkı

i = güçteki senelik ortalama artma nisbeti

t = zaman (sene)

.;

diğer taraftan gücün artış fonksiyonu aşağıdaki

şekilde olduğu bilinmektedir. (Ailleret Ka

nunu)

P = Po (l + i)°'5t ,

Yukarıda verilen üç formülden basit cebrik iş lemlerle :

elde edilir. 1957 1958 de yapılan etütler a mu ortalama ola rak :

— Amerika Birleşik Dev = 0,04 f 0,045 MW letlerinde

— Batı Avrupa memle = 0,03 MW (normal gün

ketlerinde

= 0,01 MW (Tatil gün

olduğu göstermiştir.

Y ÜK DİY AGRAMLARININ ŞEKLİ ÜZERİNE METEOROLOJİK OLAY LARIN TESİRİ :

Yeni usullere dayanan istatistiki analizler, meteorolojik olayların yük diyagramlarının gi dişi üzerine yaptıkları tesiri ortaya çıkarmakta dır.

Müstehliklerin konforu üzerine negatif yön den tesir eden olaylar (meselâ hava sıcaklığı, gün ışığı, rüzgâr şiddeti, rutubet derecesi v.s.), uygunsuzluğu elektrik cihazları kullanarak orta dan kaldırmak sebebiyle, elektrik enerjisi istih lâkinin artması sonucunu doğurur.

(Şekil 3) İstihlâk edilen güç üzerine sıcak lığın tesirini göstermek üzere orta İtalya istih

.15

^. »^ — in

I 7 «J4

)«! I

C* —

ORTA İTALY A ŞEBEKESİNDE HAVA SICAKLIĞININ

FONKSİY ONU OLARAK KIS PUANTINDAKİ DEĞİŞMELER

Sakil: 3

sal Bölgesinde yapılan bir etüdün neticesinde elde edilen bir diyagramdır. Diyagram, etüdün yapıldığı bölgede sıcaklığın' fonksiyonu olarak kış puant gücündeki değişmeleri göstermekte dir.

Bu diyagramlardan söz konusu bölgede sı caklıktaki farka nazaran güçteki ortalama de ğişmenin, 23,5 MW/C° olduğu neticesi çıkmak tadır.

Memleketlerde ekonomik refahın yüksek de recelere ulaşması özel elektrik cihazlarının yay gın hale gelmesini hızlandırmakta ve bu suretle aylık yük diyagramlarının fizyonomisi önemli derecede değişmektedir. Meselâ Amerika Birle şik Devletlerinde son dünya harbinden sonra havalandırmanın süratle yayılması bu memleke tin hemen hemen yarısında yaz puantının kış puantından daha yüksek değerlere ulaşmasına sebep olmuştur. İngiltere'de gün ışığının tesiri konusunda yapılan etütler gün ışındaği değişme lerin güçte değişiklik meydana getirdiğini ortaya koydu. Bu etütlere göre İngiltere'de gün ışığın daki değişmenin güçle bazı hallerde 17 MW/K luxa kadar yükselen bir değişme meydana getir diğini göstermiştir.

Elektrik şebekesinin yükü üzerine tesir eden, istisnaî de olsa, mühim bir olay olarak 15 Şubat 1961 de İtalyanın bazı bölgelerinde tam güneş tutulması esnasında meydana gelen yük artışını gösterebiliriz. Bu olay devammca çekilen güç teki artma % 15 mertebesinde olmuştur.

Bu olaylar şebeke yüküne, gün ışığı şiddetin deki ışığı sağlamak için mesken fabrika ve ma ğazaların sun'i aydınlatması şeklinde, intikâl eder.

Gün ışığının değişmesinin genişliği önemli bir husustur. Güneşli bir günde öğleye yakın saatlerde 60 + 5 K lux şiddetinde ışık olabilir: 1 Bu değer gök hafifçe kapalı olduğunda 12 + 20 K lux e ve bulutlar alçak ve çok kapalı kavada 0,6 + 5 K. lux'e ka.dar düşebilir.

Binaenaleyh elektrik enerjisi istihlâki ile bölgelerin coğrafi ve iklim şartları arasında bir bağıntı görülebilir. Astronomik olaylarla ilgili olarak günün müddetinin değişmeleri mevsim lere ve arz derecesine bağlıdır. (Şekil 4) Kuzey batı Anadolu Bölgesinde yıl boyunca akşam pu antının meydana geldiği saatleri göstermekte dir.

•UK l l l f l HAIT HİSUt MAYH UZbUH TOUUB l & i n B lYVÛt İKİM UHM AKAIK

AVLAR

KUZEY BATI ANADOLU BÖLGESİNDE AKSAM PUANTININ OLUŞ SAATLERİ

Ayrıca (Şekil 5) de gene ayni Bölgede 1963 yılında muhtelif aylarda kaydedilen azami pu antlar ve oluş saatleri gösterilmektedir.

SENELİK ENERJİ VE GÜÇ DİY AGRAMLARI :

Bu diyagramlar, yeni elektrik tesisatı tesis plânlarının yapılmasında ve bunların uzun va deli işletme programlarının hazırlanması için esasları verirler.

Gerçekten, tesis hızı bahis konusu olan böl genin endüstriyel ve sivil ihtiyaçlarının zama nında karşılanmasına cevap verecek mertebede olmalıdır. Aksi halde aradaki ufak gecikmeler topluluk için ekonomik zararlara sebep olabi lirler.

İşletme programlanmasını, hidroelektrik ve termoelektirikli karışık ekonomik sistemlerinde, mevsimlik rezervuarın kullanılmasına ait poli tika, yakıt rezervinin en uygun bir şekilde temi ni ve bakım programları v.s. tayin eder.

Bu konu üzerinde muhtelif memleketlerde bir çok çalışmalar olmuştur. Biz burada özellikle, zamana bağlı olarak gücün ve istihlâkin nisbi

•*«•

olduğunu göstermektedir. Filhakika gücün ener

jiye nazaran yavaş artması yük diyagramının

düzeldiğini gösterir.

7 senelik neticelere göre Kuzeybatı Anadolu

ı

da enerjide artış % 11,2 dir, bu da yaklaşık o larak 6,5 senede ihtiyacın iki kat olmasına te

kabül eder. Puant güçteki artış aynı sürede

% 11,1 civarındadır ki bu da gücün 6,5 —• 6,6

senede iki kat olması demektir.

K.&A. İSTİHSAL DİY AGRAMI

Gwh

y/

AD

KUZEY BATI ANADOLU BÖLGESİNDE AY UK AZAMI PUANT DEĞERLERİ VE BU PUANTLARIN OLUŞ SAATLARI

Ş*lal:5

artmasına ait istatistiki değerlerden istifade ile bir fonksiyonu tesis eden Ailleret'nin etüdünü hatırlatacağız.

Bu etüde göre l(i) senebk ortalama artma nisbetini gösterirse, ihtiyaç (lı+fi) geometrik dizisi olarak artar. Nazarı itibare alınan senede enerji ihtiyacı (Eo) ile belirtilirse, T sene sonra enerji istihsali (En) :

E n = Eo ( l + i ) T olur.

Bu formüldeki (i)' büyük istihlâk bölgeleri için sabittir ve % 7,20 civarındadır ki bu da her 10 senede istihsalin bir kat artmasına te kjabül eder.

İhtiyacın iki kat olma süresini de göz önüne

T alarak E n = Eo 2

şeklinde gösterebiliriz.

Burada M iki kat olma sabitidir. (Constante de

redoublement) ve M =

ye eşittir

log (1 + i)

Tablo 3 ve 4, ayrıca Şekil 6 ve 7 Kuzeybatı

Anadolu bölgesinde 1957 den 1963 e kadarki 7

sene zarfında enerji ve gücün artışındaki karak

teristik değerlerini vermektedir. Aynı zamanda

bu tablolar ortalama istatistiki değerlerle, fiili

değerler arasındaki farkları da belirtmektedir.

Söz konusu tablolar puant gücünün artma

hızının çok az bir farkla enerjiye nazaran yavaş

Q F 8 Ü İSTİHSAL

S

ON SENECE İSTİHSALİN İKİ KAT OLMASI ESASINA SM C İSTİHSAL

Şekil. G

K.B.A. P U A N T DİY AGRAMI

"§•

V

"5

6T

6!

O

( T ) Fİ İ Lİ PUAHT © ON SENEK PUAMTIN İKİ KAT OLMAM ESASINA GÖRE PUAHT

© 6* Sekili?

TABLO: 3 KBA BÖLGESİNDE (1957 — 1963) ENERJİ İSTİHSALİ

İSTİHSAL

M = 1 0 sene M = 6 , 5 se

olduğuna ne olduğu

nazaran na nazaran

istatistiki istatistiki

iki kat ol

M = 6 , 5 se ne olduğu

1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963

1.322 1.446 1.619 1.735 1.888 2.254 2.499

1.417 1.519 1.628 1.745 1.870 2.004

1.470 1.634 1.817 2.020 2.246 2.498

9.4 11.9 19.6

8.8 19.4 10.8

* ı 7.2

11.2 <

7.7 6 25 3.9 8.2 3.9 6.8

Not:

İleri memleketlerde enerji ihtiyacının aşağı yukarı 10 senede iki kat olduğu bilinmektedir. Bu

nun için tabloda istatistiki mukayese M=10 içinde verilmiştir.

M=10 tistiki

sene değer

için E=

artış 1,322 (1

% 7,2 olduğuna + 0,072)1 olarak

göre E = E 0 ( l + i ) T hesaplanmıştır.

formülünden meselâ

1958 için ista

Aynı şekilde M=6,5 sene için artış % 11,2 olduğuna göre gene meselâ 1958 için istatistiki değer E=l,322 (1+0,112)ı olarak formüle edilmiştir.

Diğer taraftan fiili iki kat olma sabiti her sene için M=

formülüyle bulunmuştur.

logü + i)

TABLO: 4 KBA BÖLGESİNDE (1957 — 1963) PUANT GÜCÜ

PUANT GÜÇ

İki kat ol

M = 1 O sene M = 6 , 6 se olduğuna ne olduğu nazaran na nazaran istatistiki istatistiki

M = 6 , 6 se ne olduğu

8.8

14.3

5.6

13 6

, 7.2

355'

9.9

, 14.5

Not: İstatistiki değerler tablo 3 de izah edildiği şekilde hesaplanmıştır.

% 11.2 ,

8.2 5.2 12.6 5.5 7.4 5.1