Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı elektrik dağıtım şebekelerinde enerji depolama ve dağıtım operasyonu kararları optimizasyonu

Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynakları portföyü bulunan ve bu kaynakları belirli bir coğrafyadaki müşterilere enerji sağlamada kullanan bir firma ele alınmıştır. Firma kullandığı dağıtım ağı üzerinde enerji depolama sistemleri kullanmak istemektedir. Firma müşteri taleplerini karşılamak için hem elindeki yenilenebilir kaynakları hem de spot elektrik marketlerini kullanabilmektedir. Firma çok periyotlu kapasite yönetim problemi ile karşı karşıyadır. Enerji depolama sistemlerinin kullanılması ile önceki periyotlarda üretilen enerjinin sonraki periyotlara aktarılma durumu olabilecektir. Boşa giden enerji (geceleri rüzgârdan çok fazla üretim olup, talebin çok az olması) ile yenilenebilir kaynakların daha verimli kullanılması sağlanmış olacaktır. Ayrıca firma enerji depolama sayesinde, elektrik piyasalarında fiyat düşük iken enerjiyi depolarken, fiyat yükseldiğinde piyasalara satma fırsatı da bulacaktır. Hat üzerindeki enerji iletim kısıtları da enerji depolama sistemlerinin kullanılma teşvikini artıran başka bir faktördür. Bu çerçevede firma için optimal yatırım ve işletim planı araştırılmıştır. Bunlar depoların yerlerinin ve kapasitelerinin belirlenmesini kapsamaktadır. Yatırımın ardından işletim kararları verilmektedir, bunlar depoların nasıl daha iyi işletileceği yani periyotluk olarak enerji depolama ve/veya enerjinin piyasaya arzı kararları üzerinedir. İlgili karma tam sayılı programlama modeli oluşturulmuştur. Ayrıca çok büyük boyutlu olan bu problemi çözebilmek için bir sezgisel yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem öncelikle yıl içerisinden seçilen daha küçük periyotların her biri için bir çözüm kurmakta, bu çözümü bir yerel arama ve tavlama benzetimi algoritması ile iyileştirmektedir. Son aşamada ise birbirinden bağımsız olarak çözülen bu periyotlar birleştirilerek ortak depo yeri, tipi ve kapasite kararları verilmektedir. Geliştirilen yöntem IEEE RTS-96 veri seti kullanılarak test edilmiş ve depo kullanımıyla ilgili çeşitli yönetimsel çıkarımlar yapılmıştır. Elde edilen çözümün orijinal durum için optimale % 0,155 kadar yakındır.