Rüzgar enerjisi–pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin optimal işletilmesi
Optimal operation of wind–pumped storage hydro power plants
Yazar: CEYHUN YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ŞEKKELİ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Rüzgar enerjisi = Wind energy

Özet:
Son yıllarda; dünyadaki rüzgâr enerjisi santrali (RES) kurulu gücü, ülkelerin destekleyici politikaları ve yatırım maliyetlerinin düşmesi ile hızla artmıştır. Bu hızlı artışa paralel olarak karasız ve kontrol edilemez olan RES çıkış gücünden kaynaklı işletim sorunları da artmıştır. RES işletim sorunlarının giderilmesi konusunda yapılan araştırmalar bu tesisler ile beraber çalışacak bir enerji depolama sistemine ihtiyaç duyulduğunu ortaya koymuştur. Bu ihtiyacı gidermek için ise pompaj depolamalı heslerin (PDHES) kullanılabileceği düşünülmüştür. PDHES ve RES tesislerinin beraber işletilebilmeleri için elektrik fiyat ve RES çıkış gücü tahminlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tahminler belirli güvenilirlik seviyesine sahip olsalar da enerji piyasalarının kırılgan yapıları ve rüzgâr hız değerlerini etkileyen karmaşık atmosferik olaylar, tahmin değerlerini gerçek değerlerden saptırabilmektedir. 
Bu tez çalışmasında,  Türkiye şartlarında bir RES ve bir PDHES tesisinin beraber ve ayrı ayrı işletilmesi ile elde edilecek sonuçlar irdelenmiştir. Tesislerin işletiminde kullanılan RES çıkış gücü tahminleri ülke çapında tahmin üreten bir merkezden alınmıştır. Elektrik fiyat tahminleri ise tez kapsamında geliştirilen bir tahmin modeli ile elde edilmiştir. Tesislerin beraber ve ayrı ayrı en iyi şekilde işletimi için deterministik ve stokastik yaklaşım kullanılarak ülke şartlarına uygun toplam altı adet optimizasyon modeli geliştirilmiştir. Stokastik optimizasyon modellerinde tahmin değerleri yerine senaryolar kullanılmıştır. Bu senaryolar tez kapsamında önerilen yeni bir metod kullanılarak oluşturulmuştur. Sonuçlar irdelendiğinde tesislerin beraber ve ayrı ayrı işletilmesi durumlarında stokastik yaklaşımın deterministik yaklaşımdan daha başarılı olduğu görülmüştür. Ayrıca, beraber işletim ayrık işletim ile kıyaslandığında iki tür avantaj sağladığı görülmüştür. 1) Toplam gelir %2 oranında artmıştır. 2) Enerji dengesizlik miktarları deterministik yaklaşımda %72, stokastik yaklaşımda %91 oranında azalmıştır.

Abstract:
In recent years, thanks to supportive policies of countries and decrease in installation costs, total installed capacity of wind power plants (WPP) has increased all around the world. Besides this increase, operation problems arising form uncertain and uncontrollable WPP output power has increased too. The studies on solving WPP operation problems has put forward that an energy storage system that will operate with WPP is required. It is considered that, pumped storage hydro power plants (PSPP) can fulfill this requirement. Electricity price and WPP power output forecasts are required to operate PSPP and WPP jointly. However, these forecasts have the reliability level, the fragile nature of energy markets and complicated atmospheric phenomenos which affect wind speed can deviate the forecast values from actual values. 
In this thesis, the results of an uncoordinated and a jointly operation of WPP and PSPP are scrutinized under conditions of Turkey. The WPP power output forecasts, used to operate the plants, are taken from a center which generates countrywide forecasts. Electricity price forecasts are obtained with a forcasting model that developed within this thesis. For jointly and uncoordinated optimal operation of plants, six optimization models that fit to the conditions of the country are developed by using deterministic and stochastic approaches. In the stochastic optimization models the scenarios are used instead of forecast values. These scenarios are obtained by using a new method, proposed within this thesis. When the results are scrutinized, it is seen that stochastic approach is more successful than deterministic approach in case of operating the plants uncoordinated and jointly. In addition to this, jointly operation has two fold advantages when compared with uncoordinated operation. 1) The total revenue increased by 2%. 2) The energy imbalance value decreased in deterministic approach by 72% and in stochastic approach by 91%.