Su terfi istasyonlarının enerji yönetimi için talep cevabı modellerinin geliştirilmesi
Developing demand response models for energy management of water pumping stations
Yazar: YAVUZ YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. BORA ACARKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akıllı şebekeler = Intelligence networks ; Elektrik enerji sistemleri = Electrical energy systems ; Enerji yönetimi = Energy management ; Optimizasyon = Optimization ; Talep tahmini = Demand estimation

Özet:
Enerjinin insan hayatındaki yeri her geçen gün önem kazanmaktadır. Artan bu önemle birlikte talebin sürdürülebilir ve kaliteli olarak sağlanması da olmazsa olmaz şartlardan biridir. Gerek üretim kaynaklarının değişimi gerekse değişen bu üretim kaynaklarının şebekeye etkileri düşünüldüğünde, enerji sektöründeki sorunlar da birtakım değişiklikler göstermiştir.
Özellikle talebin ani bir şekilde değişimi ve bu değişime üretim tarafının ani tepki verememesi, araştırmacıları bu probleme çözüm aramaya yöneltmiştir. Akıllı şebeke kavramının ortaya çıkışıyla birlikte çözüm arayışları üretim tarafıyla sınırlı kalmadan, tüketim tarafına da taşınmıştır.
Şehir nüfusunun artışı, dünyada su ve enerji kaynaklarının azalması ve beraberinde enerji maliyetlerindeki artış, günümüzde su ve enerji ilişkisinin önemini hızla arttırmaktadır. 
Bu tez çalışmasında yerel yönetimlerin en yoğun enerji tüketen birimlerinden olan su terfi merkezlerinin elektrik enerjisi tüketimlerini, yürütmekte olduğu faaliyetleri aksatmadan ekonomik ve teknik açıdan uygun saat dilimlerine kaydırarak, bu merkezlerin akıllı şebekelerde talep tarafını da oyuna dahil eden talep cevabı programlarına katılımı ile su dağıtım şebekelerinin ve dolayısıyla yerel yönetimlerin enerji maliyetlerini azaltmayı amaçlayan bir model geliştirilmiştir. 
Geliştirilen modelde İstanbul ilinde yer alan örnek bir tesis üzerinden tüketime ve enerji fiyatlarına göre çalışma sistematiği değerlendirilerek oluşturulan senaryolar üzerinden terfi merkezinin işletme koşullarına göre sağlanabilecek faydalar analiz edilmiştir. Öncelikle mevcut işletme koşulları analiz edilmiş, sonrasında piyasalarda gerçekleşen değişken fiyatlara göre bu çalışma koşulları optimize edilerek, kısıtlara bağlı kalarak aynı hizmetin daha az elektrik enerjisi harcayarak gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Optimize edilen bu tüketim planlamasıyla belirlenen 4 ayrı günde, 5 ayrı piyasa fiyatlandırması üzerinden talep cevabı programlarına katılım oluşturulan 26 senaryo ile analiz edilmiştir.
Geliştirilen senaryolar mevcut çalışma koşulları ve ülkemizde yakın gelecekte uygulanması olası talep cevabı programlarının oluşabilecek şartlarına göre değerlendirilerek karşılaştırılmış ve değişken piyasalarda katılım sağlanacak talep cevabı programlarının hangisinin yerel yönetimler için daha avantajlı olacağı ve ülkemizde talep cevabı programlarına katılım için piyasa koşullarında atılması gereken adımlar değerlendirilmiştir.

Abstract:
The place of energy in human life is gaining importance day by day. With this increasing importance, it is one of the indispensable conditions to ensure that the demand is sustainable and of high quality. Considering both the change in generation resources and the effects of these changing generation resources on the grid, the problems in the energy sector have also shown some changes.
In particular, the sudden change in demand and the inability of the production side to react to this change prompted researchers to seek a solution to this problem. With the emergence of the smart grid concept, the search for solutions was not limited to the production side, but also moved to the consumption side.
The increase in the city population, the decrease in water and energy resources in the world and the increase in energy costs increase the importance of the water and energy relationship today.
In this thesis, by shifting the electrical energy consumption of water pumping stations, which are among the most energy-intensive units of local governments, to economically and technically appropriate time zones without disrupting the activities they are carrying out, these stations' participation in demand response programs that include the demand side of the smart grids, and the development of water distribution networks. Therefore, a model has been developed that aims to reduce the energy costs of local governments.
In the developed model, the benefits that can be provided according to the operating conditions of the pumping center are analyzed through the scenarios created by evaluating the working systematics according to consumption and energy prices over a sample facility located in the province of Istanbul. First of all, the current operating conditions were analyzed, then these working conditions were optimized according to the variable prices in the markets, and it was aimed to perform the same service by consuming less electrical energy, adhering to the constraints, and then the demand response over 5 different market prices in 4 different days determined by this optimized consumption planning. The participation in the programs was analyzed with 26 scenarios created.
The scenarios developed were evaluated according to the current working conditions and the possible conditions of demand response programs that are likely to be implemented in our country in the near future, and which of the demand response programs to be participated in volatile markets would be more advantageous for local governments and the steps to be taken in market conditions to participate in demand response programs in our country were evaluated.