Browsing by Author "Polat, Sezai"

Now showing 1 - 11 of 11

Citation - WoS: 1
Citation - Scopus: 1
A day-ahead EMS for transformer aging mitigation in distribution systems via coordinated PV-BESS inverter control under dynamic thermal constraint
(ELSEVIER SCIENCE SA, 2026) Sezai Polat; Emrah Biyik; Hacer Sekerci Oztura; Oztura, Hacer Sekerci; Şekerci Öztura, Hacer; Polat, Sezai; Biyik, Emrah
This paper proposes a novel day-ahead energy management system (EMS) that integrates dynamic thermal rating (DTR) of distribution transformers into the co-optimization of active and reactive power flows from photovoltaic (PV) and battery energy storage systems (BESS). The model comprehensively incorporates inverter and battery degradation costs transformer insulation aging and inverter losses while respecting operational and thermal constraints through both soft and hard constraint formulations. Simulations are performed on a modified IEEE 33-bus distribution system under three operational scenarios. Results demonstrate that aging-related costs can be reduced by up to 78 % through the inclusion of aging cost as a soft constraint and up to 85 % via the enforcement of hard hot-spot temperature (HST) constraints-without the need for transformer or BESS capacity increases. In comparison increasing the BESS capacity from 750 kWh to 1250 kWh yields a 2.4 % decrease in operational cost and 21 % reduction in aging cost. Increasing the transformer capacity from 3000 kVA to 4000 kVA further reduces aging cost by 96 % and operational cost by 5.8 % albeit at significant capital expenditure. The proposed DTR-aware EMS allows for safe transformer operation beyond nominal ratings enabling deferred infrastructure upgrades while maintaining system reliability and economic efficiency.
Citation - WoS: 1
Citation - Scopus: 2
A Symmetrical-Asymmetrical Fault Characteristics Analysis within Cogeneration Power Plant in Izmir Turkey: An Experimental Assessment
(Gazi Univ, 2022) hacer sekerci oztura; sezai polat; Polat, Sezai; Oztura, Hacer Sekerci; Sekerci Oztura, Hacer
The analysis of the short circuit should be understood very well in order to make correct designs in the power systems such as the safety of the personnel and the equipment the selection of the safety relays the circuit breaker selection and the selection of the appropriate conductor section. In this study the parameters about the short circuit and the techniques of calculating the faults in system and the necessary theoretical knowledge for the short circuit fault to be understood better have been given. The effect on the distributed generation and the grid which is caused by the possible short circuit faults have been simulated by being modeled in PSS/Sincal and by using the real grid parameters with cogeneration power plant in Izmir Turkey. The real short circuit fault results measured from the power plant and the grid and the results obtained from the software program have been compared and it has been determined that there is not a significant difference between them. Thus it has been emphasized that it is correct to simulate before investing in a power system in for the purpose of restrain the faults during the designing and working before the application. It allows the designer to design new power plant as good as plan expansion of existing power plants with higher degree of precision. Considering the prices of protection equipment which has a large part in system design this way would allow designer to reduce the cost of the protective equipment and remaining stability.
Citation - Scopus: 1
Analysis of Economic Effects of Different Control Strategies in a Hybrid Energy System
(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020) Polat, Sezai; Sekerci, Hacer
Dağıtım şebekesi kısıtları altında PV üretimi ve BESS'e dayalı optimal bir gün öncesi enerji yönetim sisteminin tasarımı ve analizi
(2024) Polat, Sezai; Şekerci, Hacer
Artan enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla, yenilebilir enerjinin kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Ancak yenilenebilir enerji kaynaklarının doğası kesintili olmasından dolayı, enerji temininde zorluklar meydana gelir. Bu zorlukları azaltmak için önde gelen çözümlerden biri, enerji depolama sistemlerinin elektrik şebekesine entegre edilmesidir. Son teknolojik gelişmeler, pil depolama sistemlerinin kapasitesinde önemli bir artışa ve maliyetlerinde düşüş sağlamış, böylece hem konut hem de şebeke ölçekli uygulamalar için giderek daha avantajlı bir çözüm haline gelmiştir. Batarya depolama sistemleri gerilim desteği, güç desteği ve enerji kaydırması dahil olmak üzere elektrik şebekesi için çeşitli faydalar sunabilmektedir. Ancak yenilebilir enerji kaynağı ve enerji depolama sisteminin etkinliği ve güvenilirliği, enerji kullanımını en üst düzeye çıkarmak ve tutarlı enerji tedarikini sağlamak iyi bir kontrol stratejisine ile mümkündür. Şebekeye bağlı yenilebilir enerji kaynağı ve batarya enerji depolama sistemlerini teknik olarak uygun ve düşük maliyetli çalıştırılması için enerji yönetim sistemi (EYS) kavramı ortaya çıkmıştır. Bir EYS, kesintili olan yenilebilir kaynakları optimize edebilir, tahmin edebilir, enerji depolamayı yönetebilir, yükleri kontrol edebilir, teknik kriterlerin sağlayabilir bir yapı ile bir mikro şebeke veya dağıtım sistemindeki işletme maliyetlerini en aza indirerek optimum kaynakları planlayabilir. Gün öncesi EYS ile dağıtım sistemindeki enerji kaynakları, sistem kısıtları ve enerji alış ve satış maliyetleri, sistem ekipmanlarının yaşlanma maliyetlerini göz önüne alarak, sistemin en uygun şekilde çalışmasını planlar. Bu tezde, şebekeye bağlı bir dağıtım sistemine entegre fotovoltaik (FV) ve batarya depolama sisteminin (BDS), saatlik değişen elektrik fiyat tarifesi ile en düşük maliyetli çalışmasını amaçlayan bir optimizasyon modeli oluşturulmuştur. Bu model oluşturulurken gerçek sisteme yakın bir modelleme için, FV ve BDS ine entegre invertörlerin reaktif güç desteklerinden faydalanılmış, yeni bir bakış açısı ile, güç sınırı yerine akım sınırlayıcı bir yaklaşımla güç ve enerji dengesi hesaplamaları yapılarak, lineer olmayan bir optimizasyon problemi haline dönüştürülerek çözülmüştür. Ayrıca bir çok çalışmada göz ardı edilen, inverlerin kayıpları ve yaşlanma maliyetleri modele dahil edilmiştir. Bu tez kapmasında yapılan bir diğer bir yenilik ise, bir dağıtım sisteminin şebekeye bağlantı noktasındaki dağıtım transformatörünün, standartlarda verilen yükleme kılavuzları doğrulsunda anma gücü üzerinde çalıştırılabilmesi için gerekli dinamik termal model oluştulmuştur. Bu sayede dağıtım tranformatörü tam yükün üstünde bir yükle çalışmasına imkan sağlayan, FV ve BDS içeren bir dağıtım şebekesi için bir optimizasyon modeli oluşturularak, gün öncesi EYS modeli ile çeşitli analizler yapılmıştır. Sonuç olarak, içerisinde FV ve BDS olan bunlara entegre invertelerin akım sınırlama yaklaşımı ile reaktif güç desteği sağlayan, inverter kayıplarının göz önünde bulunurulduğu, dinamik termal model sayesinde anma gücü üzerinde çalışmasına imkan sağlayan gelişmiş bir EYS modeli oluşurularak çeşitli analizler gerçekleştirilmiştir. Böylece akım sınırlama yaklaşımı ile daha gerçekçi model sayesinde, inverter kayıplarının göz ardı edilmeyecek kadar yüksek ve maliyet artışına sebep olduğu, şebeke bağlantı noktasındaki dağıtım transformatörünün daha düşük güçlü seçilse bile kısa süreli de olsa güvenli bir şekilde çalışabileceği gözlenmiştir.
Day-Ahead Energy Management in Networked Microgrids
(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2024) Polat, Sezai; Korkut, Irmak Onal; Biyik, Emrah
Evaluation of Centralized and Distributed Energy Storage Systems in Residential Microgrid Topologies
(2025) Polat, Sezai; Bıyık, Emrah
The determination of both the connection topology and capacity sizing of the battery energy storage system (BESS) in a microgrid is crucial when considering energy bills and reliability indicators, as the usage type of the BESS affects investment and energy costs. In this study, the performances of individual and shared BESSs are compared across different price tariffs in a multi-microgrid structure designed using historical real data and existing prosumer solar homes. To illus- trate the effects of the integrated BESS and grid outages on the cost of energy and net present cost (NPC), a BESS is first integrated into the selected solar home as a sample. The calculations are then made assuming an outage in the grid connected to the selected home with the integrated BESS. In the proposed system topology, which utilizes five selected solar homes with a shared BESS, the NPCs were found to be 51%, 28%, and 37% lower compared to individual systems for real-time pricing (RTP), flat price tariff (FPT), and time-of-use pricing (ToU), respectively. Furthermore, in modeling these grid interruptions, which are a real-life condition, system reliability indices such as system average interruption duration index and system average interruption frequency index were considered in the system sizing and cost optimization. When these indices were taken into account, similar reductions were observed compared to the individual system: 9% in RTP, 26% in FPT, and 61% in ToU, respectively.
Kojenerasyon enerji santralinde arıza analizi
(2015) Polat, Sezai; Öztura, Hacer
Güç sistemlerindeki personelin ve ekipmanların güvenliği, koruma rölelerinin seçimi, koruma şalterlerinin seçimi ve iletken kesitinin seçimi gibi elektrik güç sistemlerinde doğru tasarımların yapılması için kısa devre analizinin çok iyi anlaşılmalıdır. Bu çalışmada kısa devre ile ilgili parametreler ve sistemdeki kısa devre hatalarını hesaplama teknikleri ve kısa devre arızasının daha iyi anlaşılması için gerekli teorik bilgi verilmiştir. Olası üç faz kısa devre hatası ve faz – faz kısa devre hatasının neden olduğu dağıtık üretim tesisi ve şebekedeki etkisi PSS/SINCAL'da modellenerek ve gerçek şebeke parametreleri kullanılarak simüle edilmiştir. Bir elektrik santralinden ve şebekeden ölçülen gerçek kısa devre arızası sonuçları ve PSS/SINCAL'den elde edilen sonuçlar kıyaslanmış ve aralarında belirgin bir fark olmadığı saptanmıştır. Böylece uygulamadan önceki tasarım ve çalışma süresince hataları önlemek için bir santrale yatırım yapmadan önce simülasyon yapmanın doğru olduğu vurgulanmıştır.
Model Predictive Control for a 22-Bus Agricultural Microgrid Under ANN and Statistical PV Forecasts
(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2025) Oztura, Hacer Sekerci; Korkut, Irmak Onal; Polat, Sezai; Biyik, Emrah
Citation - WoS: 5
Citation - Scopus: 6
Optimal active and reactive power scheduling for inverter-integrated PV and BESS under inverter current constraints
(ELSEVIER SCIENCE SA, 2025) Sezai Polat; Emrah Biyik; Hacer Sekerci Oztura; Şekerci Öztura, Hacer; Oztura, Hacer Sekerci; Polat, Sezai; Biyik, Emrah
The intermittent nature of renewable energy complicates grid integration requiring an efficient Energy Management System (EMS). This study addresses day-ahead EMS in distribution systems (DS) with a focus on active and reactive power scheduling utilizing the reactive power support of inverters in Photovoltaic (PV) and Battery Energy Storage Systems (BESS). A novel current-based method is proposed accounting for current limits bus voltage inverter lifetime reduction costs and inverter losses modeled as load. This method impacts load flow bus voltage and voltage-dependent loads enabling optimal decisions for compensating inverter losses via the grid BESS or PV. Simulations on the IEEE 33 test system show a 5% reduction in inverter losses with the currentbased method and 6% with the traditional power-based method. Inverter lifetime reduction costs were minimized by 42% and 58% with the current- and power-based methods respectively under summer conditions. In winter reductions reached 49% and 14%. Crucially inverter output depends on bus voltage challenging the assumption of constant rated power. At voltages below 1.00 p.u. inverters underperform achieving only 209 kVA of a 215 kVA rating. These findings emphasize the need for accurate modeling to improve EMS performance and reliability in renewable energy systems.
Sensitivity and Cost Analysis of a Microgrid With a Day-Ahead Energy Management System
(2023) hacer sekerci oztura; sezai polat; EMRAH BIYIK; Polat, Sezai; Oztura, Hacer Sekerci; Bıyık, Emrah
The use of renewable energy sources (RESs) can ensure both lower cost of energy and improvement in voltage levels in the grid. Likewise batteries can help achieve technical improvement and cost reduction. However the full benefits of integrating RESs and batteries into the grid can only be realized by a suit- able energy management system (EMS). In this work a predictive EMS is developed to optimally operate a microgrid (MG) with photovoltaics and batteries while satisfying voltage constraints in the distribution grid. First mathematical models of the MG components are obtained. Then proper load flow method is selected for the network structure. Using component models and the load flow method a day-ahead EMS is posed as an optimization problem. Since the power flow calculations are nonlinear the optimization problem is constructed as a nonlinear program. Simulation studies are performed to analyze the sensitivity of the cost of operation and power loss in the grid with respect to different system parameters. It is confirmed that the purchase price of electricity and the amount of photovoltaic panels were the most effective factors on the daily energy cost.
Citation - WoS: 11
The Determination of Optimal Operating Condition For an Off-Grid Hybrid Renewable Energy Based Micro-Grid: A Case Study in Izmir Turkey
(POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA, 2021) Sezai Polat; Hacer Sekerci; Polat, Sezai; Sekerci, Hacer
Nowadays off-grid systems which do not require grid connection investment instead of grid connected systems have become quite feasible. In this study a feasibility analysis was carried out for a hybrid energy system using solar and wind energy sources to supply to uninterrupted electricity demand of a region with 100 villas in Izmir Turkey. It has been shown that how changes cost of the hybrid energy system sizing according to the control strategies by using the HOMER software. In the paper two different control strategies are determined as Cycle Charging (CC) and Load Following (LF) and then the control strategies are compared. According to the results obtained as a result of the simulations it has been revealed that the research region to operate with CC can supply to the electrical energy demand with lower capacity system architecture. The CC was found to be more suitable for the research region than LF in terms of both Cost of Energy (COE) and Net Preset Cost (NPC).