Hibrit güç sistemleri ile iklimlendirme sistem yüklerinin optimizasyon temelli işletim modellemesi ve hastane iklimlendirme sistemi talep cevabı uygulaması
Optimization based operation modeling of heating, ventilation and air conditioning system loads with hybrid power systems and demand response application for heating, ventilation and air conditioning system of a hospital
Yazar: GÜRCAN ŞAHİN AKINCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ EREN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güneş pilleri = Solar cells ; Güç sistemleri = Power systems ; Optimizasyon = Optimization ; Rüzgar türbinleri = Wind turbines ; Talep = Demand ; İklimlendirme = Air conditioning

Özet:
Elektrik enerji üretiminde fosil yakıtların artan oranda kullanımı ekosistemimiz üzerinde yıkıcı etkilere sebep olmuştur. Bu durum, yenilenebilir enerji kaynaklarının genel enerji talebini karşılamadaki payının daha çok arttırılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu bağlamda, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı konusunda elektriksel yüklerin sınıflandırılması ve yüksek enerji talep eden yüklerin öncelikli olarak yenilenebilir kaynaklardan sağlanması fikri literatürde sıklıkla konu edilmektedir. Bu çalışmada da benzer bir yol izlenerek, kamu kuruluşları, hastane, okul vb. gibi kurumların iklimlendirme cihazlarının yük talebinin karşılanmasında alternatif enerji kaynaklarından optimal olarak yararlanma stratejisi ele alınmıştır. İklimlendirme yüklerinin karşılanmasında rüzgar türbini (RT), güneş pili (GP) ve batarya (Bat) bileşenlerinden oluşan hibrit güç sistemi önerilmiştir. Hibrit güç sistemi optimal talep cevabı uygulamasında kullanılmasına imkan verecek şekilde modellenmiştir. Alternatif enerji kaynaklarının hava olaylarından kaynaklı olarak sürekli güç sağlayamama durumunu engellemek adına kısmi şebeke gücü de sisteme eklenmiştir. Optimizasyon probleminde alternatif enerji kaynaklarının maksimum kapasitede kullanımı ve ilgili kaynakların öncelikli olarak iklimlendirme yüklerinin talebine cevap verecek şekilde kullanımı amaç olarak belirlenmiştir. Elde edilen karışık tamsayı lineer programlama modeli GAMS v.24.1.3 ortamında CPLEX v.12 çözücüsü ile test edilmiştir. Kış ve yaz koşulları dikkate alınarak optimal işletim modelinin benzetim çalışmaları yapılmıştır ve ilgili sonuçlar sunulmuştur.

Abstract:
The increasing utilization of fossil fuels in electrical energy production has had devastating effects on our ecosystem. This situation necessitates increasing the share of renewable energy sources to meet the energy demand. In this manner, classification of the electrical loads and the idea of providing high energy demanding loads from the renewable sources are frequently discussed in the literature. Considering the similar approach, in this study, optimal power management strategy to make optimal operation of the alternative sources has been proposed to meet the load demand of heating, ventilations and air conditioning (HVAC) units for public institutions, hospitals, schools, etc. A hybrid power system consisting of wind turbine (WT), photovoltaics (PV) and battery has been presented. The hybrid power system is modelled to be utilized in an optimal demand response application. Moreover, the grid has been included to the hybrid power system  to compansate the intermittent generation characteristics of alternative power sources. The objectives defined by the optimization problem are the utilizing of the alternative power sources at the maximum rate and meeting primarily the HVAC load demand by the relevant sources. Proposed mixed-integer linear programming model is tested in GAMS v.24.1.3 platform using the solver CPLEX v.12.