Elektrik Enerjisi Dağıtımı · Talep ve Yük Eğrileri

#05 Talep aralığı, maksimum ve ortalama talep; günlük yük ve yük süresi eğrileri

15 dakika, 30 dakika ve 1 saatlik talebi ayır; 24 saatlik yük eğrisinden enerji, maksimum ve ortalama talebi hesapla.

Soru

24 saatlik talep eğrisinde 920 kW maksimum talep ve yaklaşık 585 kW ortalama talep çizgisi. — Maksimum talep kapasiteyi; eğri alanından bulunan ortalama talep enerji kullanımını açıklar.

Bir saat içindeki ardışık dört 15 dakikalık talep 600, 900, 1200 ve 900 kW'tır. Maksimum 15 dakikalık, maksimum 30 dakikalık ve 1 saatlik talebi bulun. Ayrıca bir dağıtım bölgesinin 00:00–23:00 saatlik talepleri sırasıyla 280, 240, 220, 230, 310, 480, 620, 700, 760, 810, 790, 760, 740, 780, 830, 920, 880, 820, 720, 610, 500, 410, 340 ve 300 kW'tır. Her değerin bir saat sabit kaldığını varsayarak günlük enerjiyi, maksimum talebi ve ortalama talebi hesaplayın. Verileri yük süresi eğrisine dönüştürün; talebin en az 800 kW ve en az 700 kW olduğu süreleri belirleyin.

Yazılı çözüm ve anlatım dökümü(çözümün tamamını gösterir)

Aşağıda defterde yazılan bütün satırlar ve bunlara eşlik eden sesli anlatımın tam metni bulunur.

1. Yükün miktarını, zamanını ve süresini ayır
Dağıtım planlaması yalnız bağlı gücü değil, yükün ne zaman ve ne kadar süre çekildiğini kullanır.
Yük gün boyunca sabit değildir
Trafo ve feeder kapasitesi için pik talep gerekir
Enerji için bütün yük eğrisinin alanı gerekir
Talep: belirtilmiş zaman aralığındaki ortalama güç
Maksimum talep: dönem içindeki en büyük talep
Yük eğrisi: talebin zamanla değişimi
Birimler: talep kW; enerji kWh veya MWh
Önce talep aralığını yaz; sonra değeri karşılaştır
Sesli anlatım metni
Bir önceki derste dağıtım otomasyonu ve Skada kavramlarını gördük. Ölçmeden yönetemediğimizi, doğrulamadan da güvenli komut gönderemediğimizi söyledik. Şimdi aynı ölçüm mantığını yük tarafına uygulayacağız. Bir feeder veya trafo merkezi için yük sürekli aynı kalmaz. Sabah, öğlen, akşam ve gece farklı güç çekilir. Bu değişimi anlamadan trafo seçimi, feeder kapasitesi, gerilim düşümü, koruma ayarı ve yatırım planı sağlıklı yapılamaz. Bu dersin üç ana kavramı: talep, maksimum talep ve yük eğrisidir.
2. 15 dakikalık talepleri doğru adlandır ve maksimumu bul
Talep değeri, ortalama alındığı süre belirtilmeden eksiktir.
Dört ardışık 15 dk talep: 600, 900, 1200, 900 kW
Her sayı kendi 15 dakikalık aralığının ortalama gücüdür
P₁₅,max = max(600, 900, 1200, 900)
P₁₅,max = 1200 kW
Pik üçüncü çeyrekte görülür
Doğru ifade: maksimum 15 dakikalık talep 1200 kW
Eksik ifade: maksimum talep 1200 kW
Kısa aralık, kısa piki daha görünür tutar
Talep bir güçtür; birimi kW kalır
Talep aralığı olmadan kapasite karşılaştırması yapma
Sesli anlatım metni
Talep, bir tesisin veya sistemin alıcı uçlarında çektiği yükün, belirli bir zaman aralığı boyunca ortalamasıdır. Buradaki kritik ifade zaman aralığıdır. Anlık güç değil, seçilen talep aralığı içindeki ortalama güç konuşulur. Bu aralık 15 dakika, 30 dakika veya 1 saat olabilir. Bu yüzden sadece talep 800 kilovat demek eksiktir; daha doğru ifade, 15 dakikalık talep 800 kilovat gibi yazılır. Talep aralığı büyüdükçe kısa süreli sivri değişimler yumuşar ve ölçülen maksimum değer genellikle düşer.
3. 30 dakikalık ve 1 saatlik ortalamaları hesapla
Ortalama aralığı büyüdükçe kısa pikler komşu değerlerle birlikte değerlendirilir.
İlk 30 dk: (600 + 900)/2 = 750 kW
İkinci 30 dk: (1200 + 900)/2 = 1050 kW
P₃₀,max = max(750, 1050) = 1050 kW
$\displaystyle P₁h =\frac{600 + 900 + 1200 + 900}{4}$
P₁h = 3600/4 = 900 kW
Karşılaştırma: 1200 > 1050 > 900 kW
Sanity check: bütün ortalamalar 600–1200 kW aralığında
Aralık büyüdükçe bu örnekte maksimum talep düşer
Sesli anlatım metni
Aynı günlük yük verisine farklı talep aralıklarıyla bakarsak farklı sonuçlar görürüz. 15 dakikalık ortalama, kısa pikleri daha net yakalar. 30 dakikalık ortalama biraz daha yumuşaktır. 1 saatlik ortalama ise daha da düz görünür. Kitaptaki günlük talep eğrisi örneğinde de bu fikir vurgulanır: maksimum 15 dakikalık talep, maksimum 1 saatlik talepten daha yüksek olabilir. Dolayısıyla bir kapasite hesabında hangi talep aralığının kullanıldığı mutlaka belirtilmelidir.
4. 24 saatlik yük eğrisinin alanından enerjiyi bul
Her saatlik güç değeri bir saat sürdüğünde eğri altındaki dikdörtgenlerin toplamı günlük enerjidir.
Her talep değeri Δt = 1 h sabit kabul edilir
Enerji:
$\displaystyle E = Σ\left(Pᵢ\cdot \Delta t\right)$
00–05 toplamı: 280+240+220+230+310+480
E₀₀₋₀₅ = 1760 kWh
06–11 toplamı: 620+700+760+810+790+760
E₀₆₋₁₁ = 4440 kWh
12–17 toplamı: 740+780+830+920+880+820
E₁₂₋₁₇ = 4970 kWh
18–23 toplamı: 720+610+500+410+340+300
E₁₈₋₂₃ = 2880 kWh
E_gün = 1760+4440+4970+2880 = 14 050 kWh
E_gün = 14,05 MWh
Sesli anlatım metni
Yük eğrisi, talebin zamanla nasıl değiştiğini gösteren grafiktir. Bunu bir dağıtım bölgesi gibi düşünelim: sabah evler, okullar ve küçük işletmeler devreye girer; öğleden sonra ticari yük artar; akşam konut yükü yükselir; gece ise yük azalır. Üç boyutlu sahnede binaların yükleri yükselip alçalırken arkadaki eğri günün toplam talebini gösterir. Bu eğrinin tepesi maksimum taleptir. Ama eğrinin tamamı da önemlidir; çünkü enerji tüketimi, eğrinin altında kalan alanla ilişkilidir.
5. Maksimum ve ortalama talebi hesapla
Tepe ekipmanın taşıması gereken gücü, ortalama ise bütün günün enerji kullanımını özetler.
Maksimum: 24 değerin en büyüğünü seç
P_max = 920 kW; saat 15:00–16:00
Ortalama talep: P_ort = E_gün/T
P_ort = 14 050 kWh / 24 h
P_ort = 585,4167 kW ≈ 585,42 kW
Birim: kWh/h = kW
Sanity check: 220 < 585,42 < 920 kW
Aynı tepe, farklı eğri alanı ve ortalama üretebilir
Kapasite için tepeyi; enerji için alanı kullan
Sesli anlatım metni
Maksimum talep, seçilen süre boyunca görülen en büyük talep değeridir. Örneğin günlük 1 saatlik talepler içinde en büyük değer 920 kilovat ise, o günün 1 saatlik maksimum talebi 920 kilovattır. Ortalama talep ise tüm dönem boyunca çekilen enerjinin, dönem süresine bölünmesiyle bulunur. Basit ifade ile ortalama talep eşittir enerji bölü zaman. Bu yüzden iki eğrinin maksimumu aynı olsa bile, daha uzun süre yüksek kalan eğri daha fazla enerji tüketir ve daha yüksek ortalama talep verir.
6. Saatlik değerleri büyükten küçüğe sıralayıp süreleri bul
Yük süresi eğrisi saat sırasını kaybeder; eşiklerin kaç saat aşıldığını doğrudan gösterir.
Büyükten küçüğe baş: 920, 880, 830, 820, 810 kW
Sonraki: 790, 780, 760, 760, 740, 720, 700 kW
Devamı 620 kW'dan 220 kW'a monoton azalır
P ≥ 800 kW olan değer sayısı = 5
Talep en az 800 kW düzeyinde 5 h kalır
P ≥ 700 kW olan değer sayısı = 12
Talep en az 700 kW düzeyinde 12 h kalır
Sıralama değişir; toplam alan 14,05 MWh kalır
Günlük eğri ne zaman; süre eğrisi ne kadar süre sorusunu yanıtlar
Sesli anlatım metni
Yük eğrisinden ikinci bir grafik daha üretilebilir: yük süresi eğrisi. Bunun için saatlere göre sıralamak yerine, talep değerlerini büyükten küçüğe dizeriz. Böylece sistemin kaç saat yüksek yükte, kaç saat orta yükte ve kaç saat düşük yükte kaldığını görürüz. Yük süresi eğrisi özellikle kapasite kullanımı, enerji planlama ve ekonomik analizlerde faydalıdır. Günlük yük eğrisi zaman sırasını gösterir; yük süresi eğrisi ise yük seviyelerinin ne kadar sürdüğünü gösterir.
7. Talep, enerji ve kapasite sonuçlarını toparla
Talep aralığı, tepe değer, eğri alanı ve süre bilgisi birlikte dağıtım kapasite haritasını oluşturur.
15 dk maksimum talep = 1200 kW
30 dk maksimum talep = 1050 kW; 1 h talep = 900 kW
Günlük enerji = 14,05 MWh
Günlük maksimum = 920 kW; ortalama = 585,42 kW
Yük süresi: ≥800 kW için 5 h; ≥700 kW için 12 h
Kapasite değerlendirmesi maksimum talebi kullanır
Enerji ve ortalama değerlendirmesi bütün eğriyi kullanır
Sıradaki konu: load, demand ve diversity factor
Sesli anlatım metni
Özetleyelim. Talep, belirli bir talep aralığında ortalama yük demektir. Talep aralığı belirtilmeden talep değeri eksik kalır. Maksimum talep, seçilen dönem içindeki en büyük talep değeridir ve ekipman kapasitesi için kritik bir göstergedir. Yük eğrisi, talebin zamanla değişimini gösterir. Ortalama talep ise enerjinin zamana bölünmesiyle bulunur. Bir sonraki derste bu kavramlardan oranlar çıkaracağız: load factor, demand factor ve diversity factor ne anlama gelir?