Şebekeye bağlı melez enerji sisteminde üretim ve depolama kararları için model önerisi
Model proposal for generation and storage decisions of a grid connected hybrid energy system
Yazar: AHMET AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET KABAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering

Özet:
Kalabalıklaşan nüfus ve gelişen teknoloji dünya genelinde enerji talebinin artmasına sebep olmuştur. Artan talebi karşılayabilmek için, ekonomik ve çevre dostu yeni enerji kaynakları aranmaktadır. Yenilenebilir kaynaklar, ekonomik ve çevre dostu enerji sunmaları nedeniyle bu arayış için uygun bir çözüm olarak görülmektedir. Ancak, yenilenebilir kaynakların iklimsel koşullar başta olmak üzere çeşitli sebeplerle değişken miktarlarda enerji sunmaları enerji kesintisi ve enerji kalitesi düşüklüğü gibi sorunlara yol açabilmektedir. Bu olumsuzluğu gidermek için ortaya atılan melez yenilenebilir enerji sistemleri kavramı yenilenebilir kaynakların şebeke bağlantısı ile veya şebeke bağlantısı olmadan birlikte kullanımını ifade etmektedir. Bu tez çalışmasında, güneş ve rüzgâr enerjisi açısından potansiyele sahip bir ilçedeki enerji sistemi ele alınmaktadır. Güneş ve rüzgâr enerjisi ile enerji depolama durumlarının var olduğu şebekeye bağlı melez yenilenebilir enerji sisteminde saatlik detay seviyesinde enerji üretimi, depolama ve satın alma kararlarını belirleyecek üç amaçlı karma tamsayılı programlama modeli önerilmiştir. Modelin çözümünden önce enerji sisteminde yer alacak enerji depolama teknolojisinin seçimi için tereddütlü bulanık dilsel çok kriterli analiz uygulanmış ve volan kullanımının enerji ağına uygun olduğu tespit edilmiştir. Bütün bir yılın verileri için çözümü elde etmenin hesaplama zorluğu yüksek olduğundan, yılın dört mevsimini yansıtan dört haftalık temsili bir veri seti üzerinden modelin çözümü çok amaçlı en iyileme yaklaşımlarından Referans Nokta yöntemi ile bulunmuştur. Daha sonra, modelde dikkate alınan kapasite, talep ve maliyet değerlerindeki değişimi dikkate alan sekiz senaryo için yapılan çözümler çok kriterli karar verme yaklaşımlarından ELECTRE-TRI ile iyi, makul veya kötü olarak sınıflandırılmıştır. Çözüm sonuçları elektrik enerjisi ihtiyacının yarısına yakınının yenilenebilir enerji kaynakları ile karşılanabileceğini göstermektedir. Bu sonuçlara göre önerilen modelin, Ülkemizin enerjide dışa bağımlılığını azaltılmasında yol gösterici olabileceği değerlendirilmektedir.

Abstract:
Due to the crowded population and developing technology, energy demand increased in the world. In order to satisfy the increasing demand, new economical and environmentally friendly energy resources are sought. Renewable resources are seen as an appropriate solution in this manner, as they provide economical and environmentally friendly energy. On the other hand, the renewable resources provide variable amounts of energy due to various reasons, especially climatic conditions, can cause some problems such as energy shortages and low energy quality. The concept of hybrid renewable energy systems, which was put forward to eliminate this disadvantage, refers to the combined use renewable resources with or without grid connection. In this thesis, energy system in a district with potential in terms of solar and wind energy is considered. A three-objective mixed integer programming model has been proposed to determine the energy production, storage and purchasing decisions at hourly detail level in the grid-connected solar-wind hybrid renewable energy system with energy storage option. Prior to the solution of the model, hesitant fuzzy linguistic multi-criteria analysis was applied for the selection of the appropriate energy storage technology within the energy system and it was found that the use of flywheels was appropriate. Since the computational complexity of obtaining the solution to the problem for the data of a whole year is high, the solution of the model was obtained by using the Reference Point method, one of the multi-objective optimization approaches, over a four-week data set which represents the demand and capacity characteristics of four seasons in a year. Then, the solutions obtained for eight scenarios in which changes in capacity, demand and cost values in the model are considered, are classified as good, reasonable or bad by multi-criteria decision making method of ELECTRE-TRI. The results of the solution show that almost half of the electrical energy demand can be satisfied by renewable energy resources. These results demonstrate that the proposed model can be a guide for reducing foreign dependence on energy for our country.