Theses supervised by Doç. Dr. Nurettin Çetinkaya
10 theses · Konya Technical University
Yenilenebilir enerji kaynaklarının akıllı şebekelere entegrasyonu için yeni bir optimizasyon metodunun geliştirilmesi
Günümüzde, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi, fosil yakıtların sonlu olması ve küresel ısınma gibi nedenlerle giderek artmaktadır. Ancak bunların şebekelere yerleştirilmesi bazı problemlerin ve zorlukların analizi ile gerçekleşmektedir. Bu bağlamda, yenilenebilir tabanlı kaynakların şebekeye optimal yerleştirilmesi ve boyutlandırılması problemi ele alınmaktadır. Üstelik, bu problem sezgisel yöntemlerle çözülebilmektedir. Bu çalışmada kartal stratejisi ile geliştirilmiş parçacık sürü optimizasyonu (KSPSO) algoritması adıyla yeni bir sezgisel algoritma önerilmiştir. Bu yöntem, bazı klasik test fonksiyonları üzerinde test edilmiştir. Sonraki adımda ise çoklu-amaç problemleri için modifiye edilmiş ve bazı test fonksiyonlarına uygulanmıştır. Önerilen yöntemin elde ettiği sonuçlar başka algoritmalar ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma için parçacık sürü optimizasyonu (PSO), salp sürüsü algoritması (SSA) ve ateş böceği (AB) ve kaotik ateş böceği (KAB) algoritmaları kullanılmıştır. En nihayetinde bir çoklu-amaç gerçek dünya problemi olan en iyi yerleştirme ve boyutlandırma problemine uygulanmışlardır. Bu problemde, güç kaybı, kurulum maliyeti, gerilim dalgalanması ve gaz salınımı azaltma amaçları birlikte ele alınmıştır. Böylece problem çoklu-amaç problemi haline gelmiştir. Test alanlarındaki rekabetçi sonuçlara ulaşmak, önerilen yöntemin daha iyi bir performans gösterdiğinin kanıtıdır. Dahası güçlü bir yöntem olduğunu da göstermiştir. Çoklu-amaç test problemlerinde gerçek bir Pareto ön-yüzey bulunmaktadır. Bu çalışmada, önerilen yöntem rekabetçi bir şekilde bu önyüzeylere yakınsamıştır. Gerçek dünya probleminde, önerilen yöntem farklı baralara yüksek kapasiteli yenilenebilir enerji kaynaklarının yerleştirilmesinde başarılı olmuştur. Bu durum da yeteneklerinin bir kanıtı olabilir. Önerilen yöntem ile çözülen gerçek dünya problemi için akıllı şebeke uygulamalarında analiz amaçlı büyük ölçekli modifiye test sistemleri kullanılmıştır. Bu çalışmada modifiye edilmiş IEEE 30-baralı sistem, modifiye edilmiş IEEE 57-baralı sistem ve modifiye edilmiş IEEE 118-baralı sistem ele alınmıştır. Anahtar Kelimeler: Akıllı Elektrik Güç Sistemleri, Kaotik Ateş Böceği Algoritması, Kartal Stratejisi, Parçacık Sürü Optimizasyonu, Yenilenebilir Enerji Kaynakları.
Pelet makinası parametreleri scadadan php aracılığı ile androide aktarılması
Dünyadaki canlı popülasyonu günden güne artmaktadır. Bu yüzden dünyadaki üretimlerin seri ve hızlı yapılması için sanayi devrimi ile beraber gerekli adımlar atılmıştır. Ağır makine tesisleri, insanoğlu tarafından gerçekleştirilen işleri ele almış ve bu sayede üretimin artmasına neden olmuştur. Teknolojik gelişmeler ağır makinaların çalışma prensibini günden güne değiştirmiştir. Buhar ile çalışan makinalar elektrik enerjisi ile çalışmaya başlamış olup kontroller kumanda sistemine göre gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar teknolojisinin gelişmesi bu kontrol sistemini başka bir boyuta taşımış olup PLC ve SCADA sistemini endüstri tesislerin karşısına getirmiştir. Günümüzde bilgi paylaşımı bu gelişmeler neticesinde çok önemlidir. Bu talep doğrultusunda SCADA üzerine düşen bilgilerin hosting aracılığı ile android bir programa ve bir html sayfasına aktarılması düşünülmüştür. Üzerinde düşünülen sistem ile beraber SCADA ile kontrol edilen bir tesisin internet aracılığı ile daha esnek çalışması hedeflenmiştir. Yapılan çalışmada yem fabrikalarında sıklıkla kullanılan pelet makinası referans olarak alınmıştır
Optimum süreli kavşak kontrol cihazı tasarımı ve uygulaması
Dünya üzerinde nüfusun, kentleşmenin artması ve sanayinin gelişmesi ile insan ve eşya hareketliği artmıştır. Dolayısı ile trafik ve trafik yönetimi de aynı ölçüde önem kazanmıştır. Ülkemizde ise şehir yaşamının en büyük problemi trafiktir. Verimlilik açısından bakıldığında, trafikte geçirdiğimiz gereksiz her saniye trafikte olan araç sayısına çarpıldığında ülke ekonomisine çok büyük bir zarar açmaktadır. Bu tez çalışmasında trafik ışıklarında gereksiz beklemelerin önüne geçmek için araç yoğunluğuna göre sinyal süresinin hesaplanması ve gereksiz beklemelerin ortadan kaldırılması amaçlanmıştır. Bunu yaparken yöntem olarak yığışımlı taşıt sayısı eğrisi metodu kullanılmıştır. Projenin uygulama kısmında bu yöntemi kullanan bir bilgisayar programı ve gerçek hayatta kullanıma uygun kavşak kontrol cihazı prototipi hazırlanmıştır. Tez çalışması Ankara ilindeki gerçek kavşaklar ve gerçek araç sayıları üzerinden yapılmış, kavşağın mevcut hali ve optimum sinyal süresi hesaplanmış hali Vissim trafik simülasyon programında karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada kavşakların sinyal sürelerindeki küçük uygulamaların bile faydalı sonuçlar doğurduğu gözlenmiştir. Öte yandan çok daha yoğun kavşaklarda sinyalizasyon yöntemleri dışında çözüm aranması gerekliliği ispatlanmıştır.
Akıllı şebekelerde yük yönetimi ve yük tahmini
Mevcut şebeke altyapısı, hızla yenilenen, gelişen, büyüyen teknolojik ve endüstriyel ihtiyaçlara cevap vermede yetersiz kaldığından akıllı şebekeler umut verici bir çözüm haline gelmiştir. Gelişmiş ölçüm altyapısı, çift yönlü iletişim ve dağıtık üretim kaynakları gibi akıllı şebekenin temel unsurları, mevcut enerji yönetim yaklaşımlarını geliştirmeye adaydır. Her ne kadar geleneksel güç sistemleri, değişkenlik gösteren yük talebi cevabını ele almak için iyi kurgulanmış olsa da, akıllı şebekelerle birlikte sisteme dâhil edilen yenilenebilir enerji kaynaklarının getireceği ek değişkenlik ve belirsizlik, şebeke istikrarı için önemli bir sorun oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında bir güç sistemi işletmecisi tarafından kullanılabilecek olan akıllı şebekelerin, yönetim stratejisinin geliştirilmesi, güç kayıplarının düşürülmesi ve şebeke işletme hızının ve kabiliyetinin arttırılması üzerinde durulmuştur. Akıllı şebekelerin hayatımıza girmesi ile çözümü beklenen, birçok sorundan üç tanesi ele alınmıştır. Bu üç sorunun birleştirilmesi sonucunda önerilen çözüm yöntemi, şebeke sorunlarının çözümüne yeni bir bakış kazandırmıştır. İlk olarak; güç sistemi yönetiminde çok önemli bir rolü olan yük/üretim tahmin konusu ele alınmıştır. Güvenirliliği defalarca kanıtlanmış literatürde sıklıkla çalışılmış, üç farklı tahmin modelinin sonuçları birbiriyle karşılaştırılmıştır. Bu modellerin tümünde aynı veri setinden faydalanılmıştır. Tahminler bir saatlik kısa zaman dilimleri için yapılmıştır. Tahmin modellerinin çalışma mantığının farklı olmasına özellikle dikkat edilmiştir. İstatiksel çözüm altyapısını kullanan Regresyon Analiz yöntemi, beyin sinir yapısını temel alan Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemi ve bulanık mantık yaklaşımını esas alan ANFIS yöntemi tercih edilmiştir. Bu üç yöntemden ANFIS en başarılı yöntem olarak belirlenmiştir. ANFIS önerilen çözüm yönteminde yük tahmin modeli olarak seçilmiştir. İkinci olarak; güç sistemlerinin ekonomik ve güvenli bir şekilde işletilmesinde önemli bir rol oynayan Optimal Reaktif Güç Dağıtım (ORPD) konusu çalışılmıştır. ORPD, doğrusal olmayan bir amaç fonksiyonu ve kısıtları içeren karmaşık bir optimizasyon problemidir. ORPD'nin temel hedefi, generatör ayar noktaları, trafo kademe ayarı ve reaktif güç kompanzasyon çıkışı gibi tüm kontrol değişkenlerinin optimum ayarlarını belirlemektir. Bu amaçla adı geçen problemin çözümüne yönelik, literatürde araştırmacılar tarafından birden çok çözüm yöntemi sunulmuştur. Bu tezde, doğrusal olmayan problemlerin çözümünde başarısı kabul görmüş meta-sezgisel algoritmalar kullanılmıştır. ORPD problemine daha önce uyarlanmamış ağaç tohumu algoritması (ATA) ve kurbağa sıçrama algoritmasının (KSA) sonuçları literatürde çalışılmış yöntemlerle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda başarısı kanıtlanan ATA algoritması, optimizasyon yöntemi olarak tercih edilmiştir. Optimizasyon algoritmalarının başarısını test etmek amaçlı IEEE-30 ve IEEE-118 bara test sistemleri kullanılmıştır. Üçüncü olarak; güç sisteminde yük talebinin enerji üretiminden fazla olması durumunda sıklıkla başvurulan yük atma konusu işlenmiştir. Yük atma yöntemi, hızlı cevap ve ani değişikliklere kolay uyum sağladığından dolayı tercih edilir. Güç sistemlerinin istikrarını sağlamak için optimize edilmiş yük atma yöntemleri son yıllarda önem kazanmıştır. Bundan dolayı güncel bir yöntem olan akıllı yük atma (AYY) yöntemi bu tezde çalışılmıştır. Bu yöntem kapsamında yükler önemine göre dört sınıfa ayrılmıştır. Her sınıf kendi arasında üç farklı gruba bölünmüştür. Yükler önem sırasına göre devreye alınıp veya devreden çıkarılmaktadır. Tahmini üretim değerine göre bir saat sonraki zaman diliminde devreye alınacak yükler önceden belirlenerek hafızaya alınmaktadır. Sonraki adımda gerçek üretim değeri ile tahmini üretim değeri arasındaki fark güç hesaplanır. Gerçek üretim gücü ve tahmini üretim gücü farkına göre önceden hafızaya alınan yüklerden yük atma veya yük devreye alma işlemi uygulanmıştır. Bu durum sistemi ekstra vakit kaybından kurtarmıştır. Yukarda bahsi geçen tüm yöntemler tek bir amaç için bir araya getirilerek yeni bir çözüm yaklaşımı sunulmuştur. Önerilen yöntem ANFIS, ATA ve AYY metodlarının bir araya getirilmesinden oluşturulmuştur. Bu nedenle yöntem, ANFIS+ATA+AYY hibrit model şeklinde tanımlanabilir. Sistemin tümünü göz önüne alacak olursak hedeflenen amaçları; gerçeğe yakın üretim tahmini, minimum güç kaybı ve sistemin işletme kabiliyeti/hızının artması şeklinde sıralayabiliriz.
Mikro şebekelerde derin öğrenme destekli enerji yönetimi
Geleneksel elektrik enerjisi sistemlerinin en önemli gereksinimlerinden birisi, üretim ve tüketim dengesinin anlık olarak sağlanmasıdır. Bunu gerçekleştirmek için yüksek kapasiteli güç santralleri kullanılmakla beraber, çok sayıda yenilenebilir enerji santralinin şebekeye entegre olması ve bu santrallerin enerji üretiminin belirsiz olması, bu dengenin sağlanmasını riske atmaktadır. Mikro şebekeler, belirli bir alanda bulunan yüklerin ve dağıtılmış üretim santrallerinin koordineli bir şekilde işletilmesi ile bu dengeyi yerel olarak sağlayabilmekte ve dağıtım şebekesi üzerindeki stresi azaltabilmektedir. Bu tez çalışmasında, konut mikro şebekelerinin optimum şekilde işletilmesi için iki seviyeli Enerji Yönetim Sistemi (EYS) sunulmuştur. Geliştirilen EYS'nin en önemli bileşeni ise, mikro şebekede bulunan tüketicilerin izlenmesini ve kullandıkları cihazların anlık olarak tespitini sağlayabilen Müdahaleci Olmayan Yük İzleme (MOYİ) sistemidir. MOYİ, kullanıcıların ana sayacından okunan toplam tüketim verisinin çeşitli sinyal işleme yöntemleri ile analiz edilerek, cihaz bazında tüketim verilerinin elde edilmesini sağlayan bir yaklaşımdır. Aktif olarak çalışan yüklerin anlık olarak tanınması ve tükettikleri enerjinin tahmini, sunulan iki farklı derin öğrenme modeli ile gerçekleştirilmiştir. Aalborg Üniversitesi, Enerji Teknolojileri Departmanı, IoT Microgrid Laboratuvarı'nda bulunan dokuz farklı cihaz için Geçitlenmiş Özyinelemeli Birimler (GÖB) tabanlı bir derin öğrenme modeli kullanılarak gerçek zamanlı bir yük tanıma analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz edilen cihazın tipine bağlı olarak %65 ile %96 arasında bir analiz başarısı elde edilmiştir. Bunun haricinde çevrim dışı ve gerçek zamanlı analiz arasındaki doğruluk farkı test edilmiş ve gerçek zamanlı analizin doğruluk oranının, %5 ila %10 arasında daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Geliştirilecek EYS için sadece yük tanıma analizinin yetersiz olduğu düşünülerek yeni bir GÖB tabanlı derin öğrenme modeli sunulmuş ve cihazların hem açık/kapalı olma durumları hem de tükettikleri güç, çevrim dışı olarak analiz edilmiştir. Sunulan model, iki ayrı analizi aynı anda yapabilecek kapasiteye sahip olduğu için literatürde daha önce kullanılmış derin öğrenme modellerinden daha yüksek performans göstermiştir. Tezin ikinci kısmında ise MOYİ analizinden elde edilen çıktılar kullanılarak, efektif bir EYS mekanizması tasarlanmıştır. MOYİ analizinin EYS'ye dahil edilmesinin temel amacı, müşterilerin tüketim alışkanlıklarını göz önüne alarak, onların elektrik faturalarını azaltmak, şebekenin sunacağı talep tarafı yönetimi uygulamalarından maksimum şekilde faydalanabilmelerini ve ek teşvikler alabilmelerini sağlamaktır. Her tüketici farklı bir yaşam tarzına, dolayısı ile farklı tüketim alışkanlıklarına sahiptir. MOYİ analizi sayesinde, her müşterinin yaşam alışkanlıkları ve tüketim davranışları öğrenilerek tüketiciye özel bir enerji yönetimi tasarlanabilmektedir. Tezde sunulan iki seviyeli EYS'nin birinci seviyesinde, MOYİ analizinden elde edilen sonuçlar istatistiksel olarak incelenmiş ve elde edilen veriler kullanılarak, tüketiciye özgü bir maliyet optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Optimum maliyet, cihazların kullanım zamanlarının, elektrik fiyatlarının yüksek olduğu periyotlardan düşük olduğu periyotlara optimum olarak kaydırılması ile sağlanmıştır. Bu sayede tüketicilerin konforu gözetilerek elektrik faturalarının otomatik olarak azaltılması sağlanmıştır. İkinci seviyede ise, mikro şebekede bulunan üretim ve tüketim birimlerinin kapasiteleri ve kısıtları dikkate alınarak, mikro şebekenin optimum şekilde işletilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda çoklu bir amaç fonksiyonu tanımlanarak hem mikro şebekenin işletme maliyetinin düşürülmesi, hem de şebekede oluşacak yeni piklerin engellenmesi amaçlanmıştır. Geliştirilen EYS algoritması, Aalborg Üniversitesi, Enerji Teknolojisi Departmanı, AC/DC Microgrid Laboratuvarı'nda gerçek zamanlı olarak test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen EYS algoritmasının uygulanabilirliğini ispatlamıştır. Bununla birlikte farklı optimizasyon periyotlarının, EYS performansı üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Optimizasyon için kullanılan tahminlerin kabul edilebilir doğrulukta olması durumunda, optimizasyon periyodunun uzamasının, EYS performansını arttırdığı gözlemlenmiştir. 6, 12 ve 24 saatlik periyotlar için yapılan deneyler sonucunda, 24 saatlik optimizasyon periyodunun, bataryanın daha efektif bir şekilde kullanılmasını ve mikro şebekenin daha ekonomik olarak işletilmesini sağladığı tespit edilmiştir.
Güç sistemlerinde kayıplar ve kaçakların birbirinden ayrılması için önerilen tahmin algoritması
Bu çalışma, ülkemizdeki en büyük sorunlardan biri olan kayıp ve kaçak kullanımlarını ele almaktadır. Kayıp ve kaçak kullanımlarının birbirinden farklı iki terim olduğu vurgusu yapılmıştır. Kayıp ve kaçak kullanımların önerilen algoritmalar sayesinde birbirinden ayrılması ve kaçak kullanım miktarlarının yaklaşık olarak tahmin edilmesi amaçlayan literatürdeki ilk çalışmadır. İki farklı terimin birbirinden ayrılmış olması, kaçak kullanım ile mücadelede de sonuç odaklı çalışmalara katkısı olacaktır. Elektrik hatlarında meydana gelen teknik kayıpların sıfıra indirilmesi mümkün değildir. Ama kaçak kullanım gibi insan hatalarından meydana gelen teknik olmayan kayıpların sıfıra indirilmesi imkânsız değildir. Bu yönüyle kayıp ve kaçak terimleri birbirinden bağımsız farklı iki terimdir. Günümüzde beraber değerlendirilen kayıp ve kaçak oranları birbirinden ayrı tutulduğu zaman yapılan yatırımların daha verimli ve şebekelerin daha sağlıklı olması düşünülebilir. Bu çalışmada, önerilen algoritmalar ve yapay zekanın yardımıyla şehirlerin kaçak kullanım miktarının tahmini gerçekleştirilmiştir. Karmaşık bölgeler tek bir trafo bölgesine indirgenerek, bölgenin teknik kayıpları hesaplanmıştır. Faturalandırılamayan enerji miktarları referans alınarak kaçak kullanım miktarları tahmin edilmiştir.
Güneş enerji santrallerinde güç faktörü ve gerilim kararlılığının belirlenmesi
Fosil kaynakların rezervlerinin gün geçtikçe azalması, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgilinin artmasına sebep olmuştur. En çok tercih edilen yenilenebilir enerji, rüzgar, güneş, hidroelektrik sistemleri tarafından üretilmektedir. Bu tez çalışmasında yenilebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi sistemini şebekeye bağlayarak farklı yük senaryolarındaki güç faktörünün, gerilim kararlığı harmonik analizi ve yük akışları değerlendirilmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjili sistemleri ile çalışılmış olup, fotovoltaik (PV) panel, Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT), DC/AC evirici, filtre ve lineer olmayan yükten oluşan bir sistem tasarlanarak MATLAB/SİMULİNK ile benzetim çalışmaları yapılmıştır. Kullanılan sinyal bloğu ile farklı sıcaklık ve ışınım değerlerinde santralin üretim yapması sağlanmıştır. Güç sistemlerinin sorunsuz ve kesintisiz çalışabilmesi için sistem kararlılığının sağlanması gerekmektedir. Enerjiye olan talebin gün geçtikçe artış olması kararlılık problemlerini de beraberinde getirmiştir. Tez çalışmasında sistem kararlılığını etkileyen parametreler üzerinde durulmuştur. Güneş sistemlerinde reaktif güç kompanzasyonu gerilim kontrolünü sağlamak için kullanılmaktadır. Güneş enerji sistemlerinde güç faktörünün doğru tespit edilmesi büyük önem arz eder. Güneş enerji santralleri kurulurken önceden tespit edilmesi gereken hususlar oldukça önemlidir. Bunlar arasında: kablo, invertör şartel seçiminde güç faktörünün etkisi bulunmaktadır. Güç faktörünün bilinmesi malzeme seçiminde önemli bir yol gösterici olacaktır. Siemens firmasının PSS@SINCAL güç sistem analizi programı kullanılarak yük akışı, gerilim karalılığı ve güç faktörü analizleri ile mevcut yüke bağlı farklı senaryolar için değerlendirmelerde bulunulmuştur.
İçme suyu arıtma tesislerinde kullanılan motorların yapay sinir ağları ile kontrolü
İçme suyu tarihin her döneminde olduğu gibi günümüz için de çok önemlidir. Tarihin eski dönemlerinde medeniyet su yataklarının çevresinde kurulmuştur. Günümüzde ise barajlar sayesinde su belirli bölgelerde tutulup çeşitli arıtma işlemlerinden geçerek çeşmelerimize gelmektedir. Bu çalışmada Konya'nın içme suyu ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılayan Mavi Tünel İçme suyu arıtma Tesisinde suyun hangi aşamalardan geçerek nasıl arıtıldığı ve suyun kullanıma hazır gelmesinde elektrik motorlarının özelliklerinden bahsedilmiştir. Elektrikli motorlar hayatımızın her alanında mevcut bulunmaktadır. Sincap kafesli asenkron motorlar dünyada en yaygın kullanılan motor türüdür. İçme suyu arıtma tesislerinde en çok bu motor tipini görmemiz kaçınılmazdır. Asenkron motorun değişken karakteristik özellik ve karmaşık yapısı sebebiyle endüstriyel uygulamalarda algılayıcısız kontrolü belirli bir seviyeyi geçememiştir. Bu olumsuz durumu kaldırmak amacıyla pek çok akademik çalışma yapılmıştır. Bu tez çalışmasında Mavi Tünel İçme suyu arıtma tesisinde kullanılan motorlardan herhangi birisini rastgele seçip, sürücü yardımıyla gerilim ve frekans değerleri değiştirilerek motorun hız ölçümü yapılmış olup, Yapay Sinir Ağları için eğitim verileri elde edilmiştir. Daha sonra eğitim verilerinin içinden olan ve eğitim verilerinin dışında olan değerlerle birlikte aynı şekilde sürücü yardımıyla gerilim ve frekans değerleri değiştirilerek hız ölçümü testi yapılmıştır. En sonunda eğitim verileri ile birlikte MATLAB'de Yapay Sinir Ağları eğitilmiştir. Giriş değerleri olarak gerilim, frekans verileri kullanılmıştır. Bu değerlere göre Yapay Sinir Ağlarında simülasyonu yapılmıştır. Yapılan test sonucu elde edilen gerçek sonuçlar ile simülasyonların sonucu kıyaslanmıştır.
Elektrikli araçların akıllı şebekeye entegrasyonu ve şebekeye etkilerinin yapay zekâ yöntemleriyle analizi
Enerji çağımızın en önemli ihtiyaçları arasındadır. Elektrikli araçlar (EA) son yıllarda popülaritesini hızla arttırmaktadır. Bunun nedenlerinin başında fosil yakıtların tükenecek olması ve elektrikli araçların sera gazı emisyonuna neden olmamaları söylenebilir. Sürdürülebilir ve temiz enerji günümüzdeki önemli amaçlardan biridir. Elektrikli araçların yaygınlaşması bu avantajları destekleyen başlıca girişimlerdendir. Fakat bu artışın beraberinde birçok problemi getirmesi beklenmektedir. Bu araçlar yakıt olarak elektrik enerjisi kullanmaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisinin üretim, iletim ve dağıtım bölümlerinin her birini bu artış etkileyecektir. Bunun yanında elektrik şebekelerine bağlı tüm tüketicilere çeşitli etkileri de olacaktır. Elektrik şebekesine olan etkiler hem altyapısal sorunlar oluşturacağı gibi hem de diğer tüketicilere de etki etmesi söz konusudur. Bu araçlar ise elektrik şebekesine şarj istasyonları (EAŞİ) üzerinden bağlanacaktır. Şarj istasyonları (Şİ) sayılarının elektrikli araçlardan daha hızlı arttırması gerekmektedir. Çünkü günümüzde elektrikli araçların yaygınlaşmasının önündeki engellerin başında menzil sorunu ve şarj süresi gelmektedir. Araç şarj istasyonları farklı modlarda ve tiplerde üretilmektedir. Ülkeden ülkeye üretim standartları değişiklik gösterebilmektedir. Farklı güçlerde EAŞİ üretimleri vardır. Kurulum ve kullanım şekilleri de farklılık göstermektedir. Bireysel kullanıcıların EAŞİ kurulumu yapabileceği gibi ticari olarak da kurulum yapılabilmektedir. Bu nedenle birçok farklı kullanıcı tarafından kurulumlar yapılmaktadır ve sayıları da hızla artmaktadır. EAŞİ'ler ve EA'ların sayılarındaki yükselme elektrik şebekelerindeki yüklerin de bir o kadar arttığını göstermektedir. Bu nedenle EAŞİ'lerin elektrik şebekelerine etkilerinin analizi akademik çalışmalar arasında oldukça önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasında da EAŞİ'lerin elektrik şebekesine etkilerini incelemek için Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) elektrik şebekesi test sistemleri kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Farklı bara sayılarına sahip IEEE güç test sistemlerinin Matlab Simulink modeli tasarlanarak EAŞİ'lerin bu şebekeler üzerine olan etkileri incelenmiştir. Ayrıca toplanan veriler ile derin öğrenme (DÖ) kullanılarak gelecekte meydana gelebilecek etkiler tahmin edilmiştir. Bu sayede şebekeler için altyapı planlamaları ve analizlerle bağlantılı oluşabilecek arızalar öngörülebilir hale gelmiştir. EAŞİ ve EA'ların yaygınlaşmasının şebekeye bir diğer büyük etkisi ise ani yük artışları olacaktır. Özellikle gün içerisinde tam yükte çalışan şebekelere aynı anda toplu halde ve büyük güçlere yükler olarak dahil olma ihtimali bulunmaktadır. Bu nedenle bu yük artışına karşılık ortaya çıkacak kayıplar da yük akış analizi ile bulunmuştur. Mevcut şebekelerin kendi kayıpları bulunarak EAŞİ'lerin yük olarak şebekeye eklenmesi ile ortaya çıkan hat kayıplarının artışı Newton-Raphson yük akış analizi kullanılarak hesaplanmış ve gösterilmiştir. Kayıpları azaltmak için hem de sürdürülebilir eneji ve sera gazı emisyonlarıyla mücadeleyi destekleyen güneş enerji santralleri (GES) enerjinin tüketildiği yerde üretilecek şekilde sisteme bağlanmış ve kayıpların ne kadar azaldığı gösterilmiştir. Bu modellemeler ve analizler için ise Electrical Transient Analyzer Program (ETAP) kullanılmıştır. Son olarak EAŞİ kurulumu ve yatırımcılara planlama avantajı sağlamak açısından maliyet analizleri yapılmıştır. Çalışmanın bu aşamasında EAŞİ'lerin kurulum türleri ve ortaya çıkan maliyetler detaylı olarak anlatılmıştır. Kazanç fonksiyonları oluşturulmuş ve yapay sinir ağları (YSA) kullanılarak yatırımcıların harcadıkları maliyetleri geri kazanma süreleri tahmin edilmiştir.
Akıllı şebekelerde fiyatlandırma ve üretime bağlı yük dengesinin incelenmesi
Günümüzde elektrik enerjisine olan ihtiyacın artması ve dünya üzerinde fosil yakıtların azalması sonucunda elektrik üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı yaygınlaşmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının güç sistemlerine entegrasyonu ve dağıtılmış enerji kaynaklarının çeşitliliği ile birlikte güç sistemlerinin verimli, güvenilir ve yönetilebilir olması gereklilikleri akıllı şebeke teknolojisi ile gerçekleştirilmektedir. Akıllı şebekelerde; müşterilerin değişen talepleri ve en uygun fiyata elektrik enerjisini kullanabilmesi isteğinin yanı sıra üretim sistemlerinin optimum koşullarda üretimini ayarlaması ve tedarikçilerin kârı, ortak bir koordinasyonla elektrik piyasası yük dengesi yönetimini gerektirir. Etkin bir yük dengesinin sağlanabilmesi için dinamik bir fiyatlandırma stratejisinden de yararlanmak gerekir. Bu tez çalışmasında, talep-arz dengesi ve elektrik enerjisi fiyatının ortak noktada buluştuğu bir Kapalı Çevrim Elektrik Güç Kontrol Sistemi (KÇEGKS) Modellemesi kullanılarak dinamik fiyatlandırmaya bağlı yük dengesinin kontrol edilmesi sağlanmıştır. Sistem modelinde elektrik piyasası talep-arz-fiyat dengesinin gerçekleştirilebilmesi için akıllı şebeke teknolojisi yapısına uygun olarak üç farklı kontrolör kullanılmıştır. Klasik PI kontrolör, Bulanık Mantık PI kontrolör ve Sinir Ağı Modeli Referans kontrolör (SAMRK) yapıları, tez çalışması kapsamında farklı talep değişimi senaryolarına uygulanmıştır. Her bir talep değişimi senaryosu için kontrolörler ayrı ayrı kullanılarak seçilen kriterlere göre performans karşılaştırmaları yapılmıştır. Elde edilen simülasyon sonuçları aynı grafikler üzerinde gösterilerek kontrolörlerin avantaj ve dezavantajları değerlendirilmiştir.