Meta-sezgisel metotlar ile rüzgar türbini sistemlerinin tasarım optimizasyonu
Design optimization of wind turbine systems with meta heuristic methods
Yazar: OZAN KARAHAN
Danışman: DOÇ. DR. ULAŞ EMİNOĞLU
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Grafiksel kullanıcı arayüzü = Graphical user interface ; Rüzgar türbinleri = Wind turbines ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Bu tezde, Rüzgâr Türbinlerinin (RT) kurulacağı bölgenin rakım, ortalama sıcaklık, yıllık
ortalama rüzgâr hızı, hızdaki standart sapma değeri gibi coğrafik özellikler ve rüzgâr
potansiyeli kullanılarak en düşük maliyette ve en yüksek oranda enerji üretimi için rüzgâr
türbinlerinin tasarımının gerçekleştirilebileceği Rüzgâr Türbini Sistemleri Analiz ve
Tasarım Optimizasyonu Paketi (RTAOP) geliştirilmiştir. Paketin tasarım bölümünde
bölgenin rüzgâr enerjisinden en düşük maliyette ve en yüksek verimde elektrik enerjisi
üretimi için sistem elemanlarından rotor yarıçapı, jeneratör gücü, kule yüksekliği, kanat
sayısı, rotor devir sayısı, maksimum rotor verimliliği için kanat uç hızı oranının en uygun
değeri belirlenmektedir. Pakette ek olarak tasarım sonuçlarına (nominal güç ve nominal
rüzgâr hızı) göre pratikte kullanılan RT'ler önerilmektedir. Geliştirilen paketin analiz
bölümünde ise, bölgenin coğrafik büyüklükleri ve kurulu veya kurulması amaçlanan bir
türbin sistemi için tasarım büyüklükleri girilerek türbin sistemi için toplam maliyet, yıllık
enerji üretim miktarı, yıllık ortalama türbin gücü, birim enerji üretim maliyeti ve türbin
kapasite faktörü, bölgenin ortalama güç yoğunluğu gibi üretilen güç ve maliyet
büyüklüklerini analiz edilebilmektedir. En düşük birim enerji maliyeti için
optimizasyonda metasezgisel yaklaşımlardan Parçacık Sürüsü Optimizasyonu (PSO) ve
Diferansiyel Gelişim Algoritması (DGA) kullanılmıştır. Arayüz C# programlama dili
kullanılarak oluşturulmuştur. Rüzgâr türbinleri için gerçekleştirilen analiz ve tasarım
problemleri herhangi bir programlama bilgisi olmadan çalıştırılabilmektedir.

ANAHTAR KELİMELER: Grafiksel Kullanıcı Arayüzü, Meta-Sezgisel Metotlar,
Rüzgâr Türbinleri, Tasarım Optimizasyonu

Abstract:
In this thesis, Wind Turbine Systems Analysis and Design Optimization Package
(WTSADOP) is being developed using the geographical features and wind potential such
as altitude, average temperature, annual average wind speed, standard deviation value of
speed in the area where Wind Turbine (WT) will be installed, and the design of wind
turbines for highest energy production at the lowest cost. In the design section of the
package, the optimum value of the rotor radius, generator power, tower height, number
of blades, number of rotors, rotor blade speed ratio for maximum rotor efficiency is
determined from the system elements for the lowest cost of wind energy and highest
efficiency electric energy production. In addition to the padding, practical RTs are
recommended according to design results (nominal power and nominal wind speed). In
the analysis section of the developed package, the generated power and cost magnitudes
such as total cost for turbine system, annual energy production amount, annual average
turbine power, unit energy production cost and turbine capacity factor, average power
density of the region can be analyzed by entering the geographical size of the region and
design sizes for a turbine system intended to be installed or installed. For the lowest unit
energy cost, Particle Swarm Optimization (PSO) and Differential Evaluation Algorithm
(DGA) were used in meta-heuristic approaches in optimization. The interface was created
using C # programming language. Analysis and design problems for wind turbines can be
run without any programming knowledge.

KEYWORDS: Graphical User Interface, Meta-Heuristic Methods, Wind Turbine,
Design Optimization