Güç sistemlerinde enerji yönetimi analizi ve uygulaması

Teknolojinin gelişmesi ve artan tüketici talebi neticesinde elektrik ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Bu artış ile birlikte üretim kaynaklarına olan gereksinim büyümektedir. Yeraltı kaynakların sınırlı olması, fosil kaynakların çevreye verdiği zararlar, enerji yakıt maliyetindeki artışlar ve taşınmasındaki zorluklar neticesinde bu kaynaklarının kullanımının azaltılması ve burada oluşan boşluğu yenilenebilir enerji kaynakları ile doldurulması gerekmektedir. Bu nedenle hem fosil kaynakların hem de yenilenebilir enerji kaynaklarının birlikte ve verimli şekilde kullanılması oldukça önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında karaya yakın bir ada grubu için yüksek yenilenebilir enerji kaynaklı bir hibrit güç sisteminin teknik, ekonomik ve çevresel uygulanabilirliği incelenerek optimal hibrit bir model değerlendirilmiştir. Ada bölgesinin konum bilgileri ışığında bölgedeki solar radyasyon ve rüzgâr hızı verileri analiz edilmiş ve bu analizler neticesinde sistem boyutlandırmasında rüzgâr türbinlerinin daha da ön plana çıktığı görülmüştür. Bölgedeki hibrit güç sisteminin modellenmesinde, Amerikan Ulusal Yenilebilir Enerji Laboratuvarında geliştirilmiş ve güvenilirliğini kanıtlamış olan HOMER PRO yazılımı kullanılmıştır. Optimizasyon sonuçları özellikle yük profili, yenilenebilir enerji kaynaklı santrallerin başlangıç maliyetleri ve teşvik paketlerinin kapsamının yüksek yenilenebilir enerji kaynaklı çözümlerin boyutunu belirlediği görülmüştür. Oluşturulan farklı penetrasyonlu senaryolarda %0-%20-%40 şebeke güç kısıtlarına bağlı olarak optimal yenilenebilir enerji sistemlerin %75-300 arasında penetrasyonlarının değiştiği belirlenmiştir. Belirlenen bu optimal senaryoların adalara optimal dağılım tahminleri Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması – Pandapower Güç Akış Çözümleyicisi yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen oranlar neticesinde farklı senaryolar altında her bir adaya yenilenebilir enerji dağılımları yapılmıştır. Her bir adanın optimal yenilenebilir enerji üretimlerinin, şebeke alış/satış durumlarının ve saatlik maliyet değişimlerinin analizleri Gurobi optimizasyon çözücüsü ile gerçekleştirilmiştir. Son bölümde ise belirlenen senaryolara dizel generatör ve üç farklı enerji depolama sistemleri dahil edilerek teknik, ekonomik ve çevresel analizler yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar yük profili, şebeke güç kısıtları ve teşvik paketlerine bağlı olarak şebeke altyapısı olan ada veya ada gruplarının enerjiye ihtiyacının yüksek yenilenebilir enerji sistemli enerji üretimi ile teknik, ekonomik ve çevresel hedefler ile uyumlu uygulanabilir çözümler üretebileceğini göstermiştir.