Development of control strategies in smart microgrids

Bu tez, eskimiş güç sistemlerinin yenilenebilir enerji kaynakları ve enerji depolama sistemleri ile mikro şebekeleri içeren modern güç sistemlerine dönüşümü ile ilgilidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu, daha iyi güvenilirlik ve verimlilik sağlamak için mükemmel fırsatlar sunar. Ancak yenilenebilir enerji kaynaklarının belirsizliği ve kesintili doğası, elektrik şebekesinin istikrarını ve kalitesini düşürebilir. Bu nedenle, bu tezin amacı, gerçek zamanlı çalışmada minimum maliyetle mikro şebekede arz-talep dengesini sağlamaktır. Bu amaca ulaşmak için Malta'daki bir üniversite kampüsünde pilot bir şebekeye bağlı mikro şebekenin kontrol edilebilir dağıtık enerji kaynaklarının çıkışlarını optimize edebilen enerji yönetim sistemi geliştirilmiştir. Temel olarak bu çalışmada üç farklı yöntem, karma tamsayılı doğrusal programlama (KTDP), KTDP tabanlı yuvarlanan ufuk kontrolü ve Q-öğrenme kullanılmıştır. Stokastik ve dinamik mikro şebekenin gerçek zamanlı enerji yönetimi için akıllı sistem tasarlamak, birincil hedefe ulaşmanın en önemli parçasıdır. Ayrıca, optimizasyon problemini daha gerçek dünya koşullarında çözmek için mikro şebeke sisteminin ekonomik ve çevresel çalışması için şebeke modelinin ve teknik modelin ayrıntılı matematiksel modelleri düşünülmüştür. Buradaki optimizasyon problemindeki amaç, bataryanın degradasyon maliyetini, ana şebekeden satın alınan enerjinin maliyetini, dizel jeneratörün yakıt maliyetini ve emisyon maliyetini kapsayan toplam günlük işletme maliyetlerini en aza indirmektir. Optimizasyon problemi, şebeke ve teknik kısıtlamaları birleştirerek sonlu bir Markov Karar Süreci (MKS) olarak modellenmiştir ve sıralı karar alt problemlerini çözmek için Q-öğrenme algoritması kullanılmıştır. Önerilen algoritma, çok aşamalı Tamsayılı Karışık Doğrusal Olmayan Programlama (TKDOP) problemini tek aşamalı probleme serisine ayrıştırır, böylece her bir alt problem Bellman denklemi kullanılarak çözülebilir. Önerilen algoritmanın etkinliğini kanıtlamak için üç farklı senaryo çalışması yapılmıştır. Ayrıca, minimum maliyetle optimum çalışmayı sağlamak için bir öngörülü kontrol metot önerilmiştir. Bu yöntem; işletme maliyet değerlerini, değişkenlik gösteren talebi, belirsizlik içeren üretim elemanlarının profillerini ve şebeke & teknik model ile ilgili kısıtlamaların dikkate alınmasını sağlamaktadır. Yaklaşımın etkinliğini doğrulamak için stokastik ve deterministik durumlar yürütülmüştür.