Rüzgar potansiyelinin tahmininde Weibull dağılım parametrelerinin belirlenmesi: Isparta bölgesi için bir çalışma örneği
Determination of Weibull distribution parameters in wind potential estimation: A study example for Isparta region
Yazar: AYDIN BULUT
Danışman: PROF. DR. OKAN BİNGÖL
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dağılım fonksiyonları = Distribution functions ; Grafiksel kullanıcı arayüzü = Graphical user interface ; Hata analizi = Error analysis ; Isparta = Isparta ; Olasılık yoğunluk fonksiyonu = Probability density function ; Rüzgar enerjisi = Wind energy ; Weibull dağılımı = Weibull distribution

Özet:
Fosil enerji kaynaklarının tükenebilir olması, çevreye zarar vermesi gibi sebeplerden dolayı yenilenebilir enerjiye olan ilgi artmaktadır. Rüzgar enerjisi çevreye zarar vermemesi, dünyanın hemen her yerinde bulunması, sonsuz olması gibi avantajlarından dolayı öne çıkmaktadır. Bir bölgeye rüzgar enerji yatırımı yapılmadan önce bölgenin rüzgar karakteristiği analiz edilmelidir. Weibull dağılımı, rüzgar karakteristiğinin incelenmesinde kullanılan olasılık dağılım yöntemlerinden biridir. Dağılımın parametre hesabında ise çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Dağılımın başarısı, büyük oranda parametre tahmininin başarısına bağlıdır. 
Bu çalışmada, Isparta bölgesinin rüzgar enerji karakteristiği incelenmiştir. İhtiyaç duyulan rüzgar enerjisi Ekim 2018 – Ekim 2021 tarihleri arasında saatlik olarak kaydedilmiştir. Bölgenin rüzgar karakteristiğini incelemede Weibull dağılımı kullanılmıştır. Dağılımın parametre hesabında ise altı numerik yöntem ve bir metasezgisel algoritma olmak üzere toplam yedi yöntem kullanılmıştır. Justus empirik, moment, grafik, enerji pattern, enerji eğilim ve en yüksek olabilirlik yöntemleri numerik yöntemlerdir. Manta vatozu beslenme optimizasyon algoritması ise metasezgisel yöntemdir. Yöntemlerin başarısı ise ortalama karekök hatası, belirleme katsayısı, ki-kare ve ortalama mutlak hata yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Analiz sonuçlarına bakıldığında manta vatozu beslenme algoritmasının numerik yöntemlere göre daha başarılı olduğu görülmüştür. Numerik yöntemler kendi içlerinde kıyaslandığında ise Justus empirik yönteminin başarılı olduğu görülmüştür. Ayrıca, kullanıcı arayüzü tasarlanmıştır. Böylece, kullanıcıların kolay ve hızlı bir şekilde Weibull ile ilgili çalışma yapmasına olanak sağlanmıştır.

Abstract:
The interest in renewable energy is increasing due to the reasons such as exhaustion of fossil energy sources and the harm to the environment. Wind energy stands out because of its advantages such as not harming the environment, being found almost everywhere in the world, and being endless. Before making a wind energy investment in a region, the wind characteristics of the region should be analyzed. The Weibull distribution is one of the probability distribution methods used in the analysis of wind characteristics. Various methods are used in the parameter calculation of the distribution. The success of the distribution largely depends on the success of the parameter estimation.
In this study, wind energy characteristics of Isparta region were studied. The required wind energy was recorded hourly between October 2018 and October 2021. Weibull distribution was used to analyze the wind characteristics of the region. A total of seven methods, six numerical and one metaheuristic, were used to calculate parameters of the distribution. Justus empirical, moment, graph, energy pattern, energy trend and maximum likelihood methods are numerical methods. Manta-ray foraging optimization is a metaheuristic algorithm method. Success of the methods was evaluated using root mean square error, coefficient of determination, chi-square and mean absolute error methods. According to the analysis results, metaheuristic algorithm were successful compared to numerical methods. When numerical methods are compared among themselves, Justus empirical method was successfull. Also, the user interface has been designed. Thus, users are enabled to work on Weibull easily and quickly.