Yenilenebilir enerji kaynakları ve elektrikli araçları içeren bir mikro çoklu enerji sisteminin optimum işletimi
Optimum operation of a micro multi energy system including renewable energy sources and electric vehicles
Yazar: MUSTAFA ATA
Danışman: DOÇ. DR. OZAN ERDİNÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Dünya genelindeki hızlı nüfus artışı, teknoloji ve endüstri alanındaki gelişmeler son kullanıcıların elektrik, ısı ve soğutma gibi enerji ihtiyaçlarının günden güne artmasına neden olmaktadır. Ayrıca, son kullanıcıların yaşam tarzları değiştikçe farklı enerji türlerine olan ihtiyaçları da değişmektedir. Geleneksel enerji sistemlerinde elektrik, ısıtma ve soğutma enerji türlerinin birbirinden bağımsız olarak son kullanıcılara aktarıldığı görülmektedir. Ancak; çevresel kaygılarının yaygınlaştığı günümüzde enerjinin verimli bir şekilde üretilmesi, iletilmesi ve tüketilmesi endüstri ve akademik camianın en önemli problemlerinden birisidir ve bu konuyla ilgili çözüm odaklı birçok çalışmanın gerçekleştirildiği görülmektedir.  Fosil yakıt tüketimi ile 〖CO〗_2 emisyonunu ve bunun yanında enerji maliyetini azaltmak, sistemin daha esnek aynı zamanda verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak amacıyla farklı enerji vektörlerini bir araya getiren Çoklu Enerji Sistemleri (Multi Energy Systems- MES) konsepti sunulmuştur. Bu yapı içerisinde esnekliğin daha fazla arttırılması ve sistem işletimine katkı sağlaması amacıyla yenilenebilir enerji kaynakları (YEK) ve elektrikli araçların da (EA) MES'e entegre edildiği görülmektedir.
Bu tez çalışması kapsamında, yenilenebilir enerji sistemlerinden enerji üretimi gerçekleştirebilen bir MES modeli tasarlanarak bu sistemin optimum işletiminin sağlanması hedeflenmiştir. Önerilen yapı içerisinde kombine ısıtma ve güç (Combined Heating and Power- CHP) birimleri ile farklı güçteki ısı pompaları (Heat Pump-HP) kullanılarak enerji üretimi gerçekleştirilmiştir.. Karışık tamsayılı lineer programlama (Mixed Integer Linear Programming- MILP) tekniği ile geliştirilen optimizasyon yaklaşımın da toplam maliyetin minimize edilmesi amaçlanmıştır. Evsel ve ticari kullanıcıların sahip olduğu elektrikli araçlar (EA) esnek yük kaynağı olarak kullanılırken, YEK'ten kaynaklı belirsizlikler senaryo tabanlı stokastik modelleme ile dikkate alınmıştır. Üç zamanlı tarife (Time of Use- TOU) ile farklı fiyatlandırmaların sonuçları nasıl etkilediği araştırılmıştır. General Algebraic Modelling System (GAMS) programı kullanılarak ayrıntılı bir simülasyon çalışması gerçekleştirilmiş ve sonuçlar geniş bir çerçeveden analiz edilmiştir.

Abstract:
Electrical, heating and cooling energy demands of the end users are increasing day by day due to the effects of the growing population, advancing technology and industry. Besides, developing lifestyles of the users increase the utilization of different energy carriers with using more electrical appliances in their houses or offices. Traditionally, different energy types have been supplied to the end users separately from each other. However, in today's environment where environmental concerns are widespread, efficient production, transmission and consumption of energy is one of the most important problems of the industry and the academic community and it is seen that many solutions focused on this issue have been carried out. For the sake of using less fossil fuels, decreasing the energy costs and gas emissions as well as increasing the efficiency and flexibility of the traditional energy systems, multi energy systems (MESs) have started to be used. Afterwards, in order to increase these effects more, renewable energy sources (RESs) and electric vehicles (EVs) have been integrated to the MES structure. In this thesis, a MES model is designed and a dedicated optimization problem, which is based on the minimization of the total gas and energy costs, is implemented through mixed integer linear programming (MILP). A time-of-use (TOU) tariff is used for the electricity prices. The simulation results of the proposed model are given for different cases and the effectiveness of the system is demonstrated via a comparative study.