Elektrik piyasalarında enerji depolama işletiminin optimizasyonu
Optimization of energy storage operation in electricity markets
Yazar: FATMA AVLİ FIRIŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖKKEŞ FATİH KEÇECİOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İSRAFİL KARADÖL
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüz ekonomik ve doğal ortamı, yenilenebilir enerji üretim santrallerinin elektrik güç sistemlerine entegrasyonunu daha cazip ve gerekli kılmaktadır. Özellikle elektrik enerjisinin son kullanıcıya kadar ulaştırılmasının kritik önem öneme sahip olduğu dağıtım sistemlerinde kaliteli ve kesintisiz hizmet sunulması kapsamında şebeke esnekliğinin sağlanması oldukça önemlidir. Bu noktada, yenilenebilir enerji üretim kaynaklarının bulunduğu sistemlere entegrasyonu sağlanabilecek enerji depolama sistemlerinin doğru planlamalarla verimli kullanımları ekonomik açıdan önemlidir. Bu tez çalışmasında, elektrik dağıtım sistemlerine entegre edilen enerji depolama sistemlerinin optimal işletimleriyle, elektrik piyasalarında gerçekleştirilen işlemlerdeki ekonomik optimizasyon konusu ele alınmıştır. Elektrik piyasasının ekonomik optimizasyonundaki belirsizliklerin Monte Carlo Simülasyonu ile ele alındığı problem, stokastik yaklaşımla (MILP) formüle edilmiş ve GAMS/CPLEX çözücüsü ile çözülmüştür. Önerilen yöntem, gerçek bir elektrik dağıtım sisteminin seçili fiderinde yıllık verilerle muhtelif kapasitelerde enerji depolama sistemlerinin kullanıldığı varsayılarak uygulanmıştır. Enerji depolamanın kullanılmadığı duruma kıyasla baz kapasitede depolama kullanıldığı durumlarda, yılda 1.3 milyon dolara varan maliyet farkından kaynaklı karlılık hesaplanmıştır. Böyle bir yatırımın 8 yılda amortisman sürecini tamamladığı, kapasitenin artmasıyla uzun vadede edinilen karlılıkların daha da arttığı görülmüştür. Edinilen sonuçlardan, yenilenebilir enerji santrallerinin fazla sayıda bulunduğu sistemlerde enerji depolama sistemlerinin optimal kullanımlarının ekonomik optimizayonu sağlamada etkili bir araç olduğu görülmüştür.

Abstract:
Today's economic and natural environment makes the integration of renewable energy generation plants into electric power systems more attractive and necessary. Especially in distribution systems, where the delivery of electrical energy to the end user is of critical importance, it is very important to ensure network flexibility within the scope of providing quality and uninterrupted service. At this point, the effective use of energy storage systems, which can be integrated into systems with renewable energy generation sources, with the right planning can produce very positive results in economic terms. In this thesis, the issue of economic optimization obtained in the transactions carried out in the electricity markets with the optimal operation of energy storage systems integrated into electricity distribution systems is discussed. The problem, where uncertainties are handled by Monte Carlo Simulation, is formulated with MILP with a stochastic approach and solved with GAMS/CPLEX solver. The proposed method is applied to a selected feeder of a real electricity distribution system with annual data assuming the use of energy storage systems at various capacities. Profitability due to the cost difference of up to 1.3 million dollars per year was calculated when storage is used at base capacity compared to the case where energy storage is not used. It has been observed that such an investment completes the depreciation process in 8 years, and the profitability in the medium and long term increases with the increase in capacity. From the results obtained, it is seen that the optimal use of energy storage systems in systems with a large number of renewable power plants is an effective tool for achieving economic optimization.