Yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı üretim tesislerini içeren güç sistemlerinde optimum yedek rezerv miktarının belirlenmesi

Elektrik güç sistemlerinin işletilmesinde elektrik enerji arzının güvenliği için ihtiyaç duyulan yedek rezerv miktarının belirlenmesi, ekonomik ve teknik açıdan çok önemlidir. Son yıllarda güç sistemlerine daha fazla yenilenebilir enerji kaynaklarının dâhil olmasıyla, bu kaynakların çıkış güçlerindeki belirsizlik ve değişkenlik sistemde bir takım riskleri arttırmıştır. Belirsizlik, güneş ışınımı, sıcaklık, rüzgâr hızı gibi meteorolojik parametrelerin tahminindeki hataları; değişkenlik ise rüzgâr enerji sistemi (RES) ve güneş enerji sistemlerinin (GES) çıkışlarının fosil yakıtlı kaynaklar gibi kararlı olmamasını ifade eder. Bu iki problemden dolayı enerji arz ve talebini dengelemede kullanılan yedek rezerv kapasitesini belirlemede yeni yaklaşımlara ihtiyaç duyulmuştur. Sonuç olarak analizi zaten son derece karmaşık olan güç sistemlerinde rezerv belirleme problemi, yüksek kapasiteli RES ve GES barındıran sistemlerde çok daha karmaşık bir hal almaktadır. Bu çalışmada öncelikle enerji piyasalarından bahsedilmiş, yenilenebilir enerji kaynaklarının rezerv ihtiyacının belirlenmesine etkisi tartışılmış, rezerv hesaplarında kullanılan yöntemler ve yaklaşımlar açıklanmıştır. Daha sonra, yedek rezervin Amerika, Avrupa ve ülkemizdeki farklı tanımlarına yer verilmiştir. Dünyada ve ülkemizde elektrik piyasası gelişimi özetlenerek, Gün Öncesi Piyasası, Gün İçi Piyasası ve Dengeleme Güç Piyasası işleyişleri açıklanmıştır. Çalışmanın uygulama kısmında The Institute of Electrical and Electronics Engineers Güvenirlilik Test Sisteminin (IEEE RTS) 24 baralı güncelleştirilmiş versiyonunda farklı rezerv belirleme metotları kullanılarak optimum rezerv miktarı hesaplamaları yapılmıştır. RES ve GES'ler için mevcut verilerin istatistiki analizi ile mevsimlere göre 24 saatlik senaryolar oluşturulmuştur. IEEE RTS için verilen örnek mevsimsel yük profilleri ile deterministik ve stokastik yöntem çözümleri karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonuçları RES ve GES'lere ait senaryolar ve sistemdeki beklenmedik durumların olasılıklarının dâhil edilebildiği stokastik yöntem kullanmanın önemini göstermiştir. Son olarak toplam işletme maliyetini minimumda tutacak optimum rezerv miktarını dikkate alan rüzgar ve güneş kapasitesi hesaplanmıştır.