Elektrik üretim kaynaklarının paylarının ve etkilerinin belirlenmesi için bir sistem tasarımı ve uygulaması

Bu çalışmada, artan elektrik talebinin mevcut ve yeni kurulacak santraller ile karşılanabilmesi için bir üretim genişleme planlaması problemi ele alınmıştır. Bu problem için tek amaçlı lineer olmayan bir model önerilmiş, modelin uygun ortamda çözümü ile enerji yatırımına ilişkin değerlendirmelerde bulunulmuştur. Elektrik üretimine ilişkin yatırım problemlerini ele aldıkları konular ve kullandıkları yöntemler ile çeşitlendirmek mümkündür. Güncel hususların da modellere eklenmesi bu problemleri daha gerçekçi hale getirmektedir. Bu çalışmanın amacı Türkiye'nin artan elektrik talebini karşılamak amacıyla ulaşması gereken enerji karmasını incelemektir. Bu amaçla, çeşitli kaynakların elektrik üretimindeki paylarının 2022-2035 yılları arasında nasıl olacağı, hangi kaynaklardan ve hangi güçte yeni tesislerin kurulacağı ve bunların emisyon salınımına etkisi araştırılmıştır. Planlamada karşılanamayan talep olmayacak şekilde tercih edilen elektrik talebi, tesislerin inşa süreleri, kullanılabilirlik faktörleri de göz önüne alınarak modele dahil edilmiştir. Yeni kurulacak tesislerin kapasitesi ve bu tesisin kurulma kararı olan ikili değişkenin, yatırım maliyeti hesaplanırken birlikte bulunmaları amaç fonksiyonunu lineer olmayan hale getirmektedir. Tek amaçlı, lineer olmayan ve karışık tam sayılı olarak ele alınan problemin çözümü için Python programlama dili ve geniş kütüphanesinden faydalanılmıştır. Çözücü olarak kısıt tam sayı programlama çözücüsü olan SCIP tercih edilmiştir. Toplam 22 ayrı durumun değerlendirildiği başlıca iki senaryo vardır. Senaryo 1, 2021 Aralık verileri ile mevcut kurulu güç üzerinden, Senaryo 2 ise 2023 yılında Akkuyu Nükleer Santralinin devrede olacağı şartı üzerinden çeşitli durumları inceler. Bu durumlardan başlıcaları ithal edilen enerji oranının sınırlandırılması, yenilenebilir kaynakların üretimdeki payının arttırılması, net sıfır emisyon hedefi doğrultusunda emisyon salınımının azaltılmasıdır. Uygun optimallik aralığındaki senaryo çıktıları not edilmiş ve enerji yatırımına dair yorumlarda bulunulmuştur. Nükleer santralin varlığının plan maliyetini ve plan süresince salınan emisyonu düşürdüğü istatistiksel test ile gösterilmiştir. Çalışmada rüzgâr santrallerinin artan elektrik talebini karşılamada öncelikle tercih edildikleri, doğal gaz santrallerinin ithal enerji olduğu göz ardı edildiğinde elektrik üretim maliyetini düşürdükleri, güneş santrallerinin kullanılabilirlik faktörlerinin küçük olması nedeniyle elektrik üretiminde payının düşük olduğu ifade edilmiştir. Model çıktıları geçtiğimiz yıllarda duyurulan doğal gaz keşifleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının desteklendiği finansal mekanizma ve küresel anlamda destekçisi olduğumuz net sıfır taahhüdü ile birlikte ele alınarak yorumlarda bulunulmuştur.