Bayesyen oyun yaklaşımı ile elektrik enerjisinde talep tarafı yönetimi: Üç tüketicili bir tesis örneği

Teknolojik gelişmelerin düzeyinin, enerjinin kullanım biçimlerine etkisi büyüktür. Elektronik cihazların hayatın her alanında giderek daha büyük bir yer tutması, elektrik enerjisinin kullanım payını oldukça arttırmıştır. Üretim, iletim, dağıtım ve tüketim olmak üzere dört temel süreçten geçen elektrik enerjisinin optimal biçimde kullanılması problemi, on yıllardır gündemdedir. Son 30 yıldır ise, bu optimizasyon çalışmaları tüketim süreçlerini de içine almaktadır. Arzın karşısındaki en önemli aktör olan talep tarafının kontrol edilmesi fikriyle ortaya çıkan bu yaklaşım, Talep Tarafı Yönetimi (TTY) olarak adlandırılır. TTY ile tüketicinin faaliyetlerini olumsuz etkilemeden, elektrik talebinin daha dengeli bir hale getirilmesi amaçlanır. Gelişmiş ülkelerde TTY programlarının en büyük destekçisi akıllı elektrik şebekeleridir. Güç üretici ve tüketicileri arasında çift yönlü iletişimi mümkün kılan bu sistemler, talebin yönetimi çalışmalarına da yeni bir boyut getirmiştir. Akıllı şebekelerin mevcut olmadığı sistemlerde ise, uygulanabilecek TTY programları sınırlı kalmaktadır. Bu çalışma ile, TTY programlarının sınırları gevşetilmek istenmiştir. Eksik bilgi durumlarını modellemekte kullanılan Bayesyen oyunlar ile, şebekedeki haberleşme eksikliğinin giderilmesi amaçlanmıştır. Elektriği tek bir kanaldan alan tüketici gruplarının saatlik elektrik taleplerinin dengesizliği, şebeke kararsızlığını olumsuz etkilemektedir. Böyle sistemler için, saatler arası talep farklılıklarını minimize etmeyi amaçlayan bir doğrusal olmayan karışık tam sayılı programlama modeli önerilmiştir. Sanayi kullanıcıları dikkate alınarak kurulan modellerde, işletmelerin üretim planları da kısıt olarak bulunmaktadır. Sonraki aşamada ise, hem gruptaki tüketicilerin her birini hem de toplam değerleri göz önüne alıp şebeke kararsızlığına olan etkiyi negatif fayda fonksiyonu olarak kullanan bir Bayesyen oyun modeli kurulmuştur. Önerilen bu iki aşamalı yöntem ile, ortak optimalliği sağlayacak günlük elektrik tüketim çizelgelerinin belirlenmesi hedeflenmektedir. Uygulama çalışması üç sanayi tüketicisinden oluşan bir tesiste yapılmıştır. Her bir tüketici için karışık tam sayılı modeller çözüldükten sonra, üç oyunculu Bayesyen oyunun tüm verileri elde edilmiştir. Ardından oyun çözülüp, Bayesyen Nash denge noktasına ulaşılmıştır. Denge noktası, her bir oyuncunun kullanması gereken tüketim çizelgesini verir. Oyuncular bu elektrik tüketim çizelgelerini uyguladıklarında, hem şebeke kararsızlığında azalma elde edilmiş hem de buna paralel olarak elektrik tüketim maliyetleri düşürülmüştür. Ayrıca Nash teoremini doğrular biçimde, oyunculardan herhangi birinin farklı bir çizelge kullanması durumunda daha fazla fayda sağlayamayacağı da görülmüştür.