Elektrik fiyatlarının üretim planlama sürecine etkisi: bir çimento fabrikası uygulaması
The effect of electricity prices on production planning: case study of a cement factory
Yazar: TURGAY EMİR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET GÜRAY GÜLER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Sistem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Çimento üretimi elektrik ve ısıl enerjinin kullanıldığı enerji yoğun bir sektördür. Fosil yakıtlar döner fırınlarda ham madde pişirmek için kullanılır, elektrik enerjisi ise yoğun olarak öğütmede kullanılır. Çimento üretiminde enerji maliyetleri toplam maliyetin %60'a yakınını oluşturabilmektedir. Bu sebeple çimento fabrikaları artan rekabetin hüküm sürdüğü pazarda enerji verimliliğine çok önem vermelidirler. Ayrıca enerji yönetimini çok iyi yapmaları ve tüketimlerini iyi planlamaları gerekmektedir.  Enerji fiyatlarının göz önünde bulundurulduğu üretim planlama yapabilmek için bazı zorluklar vardır. Öncelikle, serbest piyasada elektrik fiyatları sabit değildir ve saatlere göre değişkenlik göstermektedir.  Serbest piyasadaki tüm büyük elektrik tüketicileri bir gün önceden ertesi gün ne kadar elektrik tüketeceklerini saatlik olarak bildirmekte ve ertesi gün bu taahhüte uyması beklenmektedir, aksi takdirde cezai maliyetler oluşmaktadır. Bu cezalar bir gün önceden açıklanan saatlik elektrik fiyatlarına (Gün Öncesi Fiyatlar) ve gün içinde tüketime bağlı değişen saatlik fiyatlara (Sistem Marjinal Fiyatlar) bağlıdır.  Ayrıca talebe göre elektrik tüketimi günün belli saatlerine kaydırarak maliyet avantajları elde edilebilmektedir. Örneğin düşük fiyatlı saatlerde üretim yapıp siloda stoklanabilir ve yüksek fiyatlı saatlerde üretimin bir kısmı durdurulabilir. Bu çalışmada maliyet minimizasyonu sağlayan (enerji maliyetleri, cezalar), üretimi düşük fiyatlı saatlere kaydıran ve yüksek fiyatlı saatlerde bakım faaliyetlerinin planlandığı bir model kuruldu. Böylece firmaların üretim planlarını tahmini elektrik maliyetlerini de dikkate alarak yapabildikleri ve bu sayede enerji maliyetlerinde avantaj elde edebildikleri gösterildi.

Abstract:
Cement production process is energy intensive process which is using heat and electric energy. While Fossil fuels are used for rotary kiln for raw material, electric energy is used for grinding. Energy costs in cement production constitutes almost 60% of the total cost. Hence cement factories should attach great importance to energy efficiency in the competitive market. Therefore, they have to perform energy management very well and plan their consumption accordingly. However, there are some difficulties in making energy efficient planning  with respect to the energy prices. First of all, electricity prices in the free market are not stable and vary hourly. All major electricity consumers in the free market are obliged to inform the central agency on an hourly basis about how much electricity they will consume the next day and are expected to comply with this commitment. Otherwise penalty costs are incurred. These penalties depend on the hourly electricity prices (Day Ahead Prices) announced one day before and the hourly prices (System Marginal Prices) depending on the consumption within the day. According to the demand, cost savings can be achieved by shifting electricity consumption to certain hours of the day. For example, low-priced hours can be produced and stocked in silos, and some of the production can be stopped at high-priced hours. In this study, we provided a model which minimizes the total cost  (energy costs, penalties), plans the maintenance activities at high-priced hours and shifts production to low-priced hours. We have shown that companies can make their production plans taking into account their estimated electricity costs, and that they can get an advantage in energy costs.