Network design problems and value of control mechanisms in power systems

Güç sistemleri planlaması ve operasyonları; karmaşık, büyük ölçekli ve doğrusal olmayan doğası nedeniyle enerji alanındaki zor problemlerden biridir. Yenilenebilir üretimin belirsizliği, arz-talep tahmin hataları ve öngörülemeyen arızalar gibi nedenlerle elektrik güç sistemi operasyonları daha karmaşık hale gelmektedir. Bu durumlar, sistemlerin kararlılığını tehlikeye sokmakta ve arz-talep dengesinin sağlanmasını zorlaştırmaktadır. Bu olayların oluşmasını engellemek ya da etkilerini azaltmak için enerji depolama sistemleri, iletim hattı açma/kapama, yenilenebilir enerji üretiminin kısıtlanması ve talep tarafı katılımı gibi çeşitli kontrol mekanizmaları uygulanabilmektedir. Bu tezde ilk olarak iletim hattı açma/kapama kararlarının güç sistemleri genişleme planlama problemlerine etkisini incelemek amacıyla çok dönemli bir matematiksel programlama modeli önerilmiştir. Daha sonra, bahsedilen kontrol mekanizmalarının yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretiminde kullanılmasındaki değeri araştırılmıştır. Bu amaçla, yeni yatırım ve iletim hattı açma/kapama kararlarını birlikte ele alan, diğer kontrol mekanizmalarıyla ilgili kısıtları da içeren iki-aşamalı bir stokastik programlama modeli geliştirilmiştir. Tezin bir sonraki bölümünde talep tarafı katılımı programlarının pik talep yönetimine etkisi incelenmiştir. Saatlik elektrik enerjisi üretim maliyetlerini referans noktası alarak, tüketicilerin yük profillerini değiştirmeleri için ödenecek teşvikleri belirlemek amacıyla kavramsal bir çerçeve sunulmuştur. Son bölümde, güç sistemlerindeki öngörülemeyen arızaları ele alan ve güvenilirlik kısıtlarını içeren güç sistemleri planlama problemi incelenmiştir. Bu problem için iki-aşamalı stokastik bir programlama modeli sunulmuş ve iletim hattı açma/kapama kontrol mekanizmasının şebeke güvenilirliği konusundaki değeri araştırılmıştır.