Akıllı şebekelerde hesapsal yöntem uygulamaları

Bu tezde, bilgi teknolojilerinde kullanılan farklı hesapsal yöntemler, elektrik şebekelerinin mevcut kavramsal modeliyle birleştirilerek akıllı şebekeler alanında karşılaşılan sorunlar üzerinde uygulanmıştır. Akıllı şebekelerde; hesapsal yöntemlerin etkin biçimde uygulanabileceği talep tarafı yönetimi, kişisel bilgi güvenliği ve elektrikli araba şarj problemi gibi alanlarda incelemeler yapılmıştır. Burada karşılaşılan sorunlar için yeni yöntemler geliştirilip sunulmuştur. Literatürde bulunan talep tarafı yönetim modellerinin, elektrik şebekeleri gibi çok sayıda kullanıcının bulunduğu ve hesapsal karmaşıklığın arttığı ortamlarda ne kadar etkin olacağı tartışmalıdır. Karmaşıklığın fazla olduğu durumlarda bütün talep bilgilerinin eksiksiz incelenmeye çalışılması yerine, talep analizinin eksik bilgiyle yapılması karmaşıklığın fazla olduğu durumlarda daha pratik olur. Bu düşünceden hareketle, bu tezde geliştirilen yöntem eksik bilgiden ya da haberleşme gecikmelerinden çok fazla etkilenmez. Geliştirilen yöntem, eksik bilginin olduğu durumlardaki talebin etmen-tabanlı bir sistem tarafından işlenebilmesini sağlar. Bu çalışma, Pisagor bulanık kümelerini Bayes oyunlarındaki oyuncuların eylem mekanizmalarında kullanan literatürdeki ilk çalışmadır. Bu tezde, akıllı sayaçlardan elde edilen okuma verilerinin güvenliğinin sağlanabilmesi için zaman-serileri veri birleştirme yöntemi de geliştirilmiştir. Bu yöntem, zamansal karmaşıklığı düşük bir güvenlik sağladığı için akıllı sayaçlar gibi sınırlı donanıma sahip cihazlar için uygun ve farklı saldırı çeşitlerine karşı dayanıklı olmaktadır. Literatürde bulunan, diğer kişisel bilgi güvenliğini koruma amaçlı veri birleştirme yöntemlerinden farklı olarak, önerilen yöntemin veri birleştirme ve bilgi güvenliğini koruma maliyetleri düşüktür ve verinin yeniden oluşturulması işlemi kayıpsız bir biçimde gerçekleşmektedir. Bu sayede, altyapı kurulum maliyetlerini azaltmak mümkün olur. Ayrıca, bu tez çalışmasında modern işletim sistemlerinde bulunan süreç zamanlaması algoritmalarından esinlenerek, elektrikli arabaların eş zamanlı şarj edilmeleri sırasında şebekede doğuracakları yüklenme sorununa çözüm olabilecek bir piyango tabanlı şarj yönetim sistemi geliştirilmiştir. Piyango-tabanlı zamanlama stratejisini, bu amaç doğrultusunda kullanan çok fazla çalışma bulunmamaktadır. Geliştirilen yöntem, genetik algoritma tabanlı bir çözümden daha iyi bir performans göstermiştir ve toplam ayrılabilir enerji miktarını kısıtlayarak tepe-yük değerlerini azaltabilmesiyle yenilikçi bir katkı sağlamıştır. Son olarak, yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye katılımı ile ortaya çıkan dalgalanma sorununa çözüm için kullanımı düşünülen arabadan şebekeye aktarım yöntemi incelenmiş ve ekonomik açıdan analiz edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda, literatürdeki diğer çalışmalardan farklı olarak hem araç batarya ömrünün hem de sürücü davranışının dikkate alındığı bir benzetim çalışması yapılmıştır.