Elektrik güç sistemlerinde esneklik kaynaklarının sistem işletimine dahil edilmesi için yeni bir yaklaşım geliştirilmesi
Development of a new approach for the integration of flexibility resources in the operation of electric power systems
Yazar: FATMA GÜLŞEN ERDİNÇ
Danışman: DOÇ. DR. RECEP YUMURTACI
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 ; Enerji = Energy
Dizin: Elektrik güç sistemleri = Electric power systems ; Enerji depolama sistemi = Energy storage system ; Hat kapasitesi = Line capacity ; Karar verme teknikleri = Decision making techniques

Özet:
Enerji kaynakları açısından, özellikle son yüz yıllık dönemde konvansiyonel enerji tabanlı üretim birimlerinin büyük bir hâkimiyeti söz konusudur. Fakat özellikle son zamanlarda yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik önemli bir eğilim söz konusudur. Bu durumun çevresel, ekonomik ve politik açıdan beraberinde getirdiği birçok olumlu çıktı mevcuttur. Öte yandan, rüzgâr ve güneş tabanlı başlıca yenilenebilir enerji kaynaklarının güç üretimi doğrudan meteorolojik koşullara bağlıdır ve bu açıdan belirtilen kaynakların oldukça değişken bir güç üretimi söz konusudur. Yenilenebilir enerji sistemlerinin elektrik güç sistemine entegrasyonu arttıkça, bu değişkenlik elektrik güç sistemi işletiminde daha fazla zorluklar oluşturmaktadır.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının değişken güç üretimi de dahil olmak üzere çok sayıda belirsizliğin var olduğu bu karmaşık yapıyı yönetebilmek için, güç sistemi işletiminde farklı esneklik seçeneklerinden faydalanmak elzemdir. Bahsi geçen esneklik kaynakları arasında dinamik hat kapasitesi, talep tarafının katılımı ve farklı skalalardaki enerji depolama sistemi seçenekleri genellikle önde gelen yaklaşımlar konumundadır. Böyle bir yapıda; güç sistemi işletiminin hem teknik hem de ekonomik bütün gereksinimlerini karşılayabilmek açısından, böyle esneklik imkanlarından optimum bir şekilde faydalanabilmek için etkin bir karar verme yaklaşımının geliştirilmesi ayrıca önemlidir. Bu bağlamda, bu tez çalışmasında dinamik hat kapasitesi başta olmak üzere talep cevabı, enerji depolama sistemi gibi farklı esneklik imkânlarının mevcudiyetini dikkate alan belirsizlikten haberdar bir karar verme yaklaşımı önerilmektedir. 
Bahsi geçen bütün bu esneklik imkânlarının eş zamanlı olarak bu tür bir karar verme mekanizması kapsamında belirsizlikleri de içerecek şekilde dikkate alınması, bu tez çalışmanın mevcut literatüre göre katkısını oluşturmaktadır. Öncelikle dinamik hat kapasitesini ön plana alarak gerçek uygulamalar ve farklı esneklik kaynaklarının bir arada kullanıldığı çalışmalar üzerine etraflı bir derleme çalışması sunulmaktadır. Akabinde, ilgili esneklik kaynaklarının varlığına göre farklı durum analizleri ile de önerilen karar verme yaklaşımının etkinliği irdelenmektedir.

Abstract:
The conventional energy based production units have a vital dominance regarding the energy resources especially in the last century. However, there is a strong trend towards renewable energy resources recently. This condition leads several environmental, economic and political positive outcomes. On the other hand, the power production of wind and solar based leading renewable energy resources directly depend on the meteorological conditions, and accordingly the mentioned resources have a highly volatile power production. The increase of the integration of renewable energy systems into electric power system leads to more challenges in electric power system operation.
In order to manage such a complicated structure with many uncertainties including the varying power production of renewable energy resources, it is necessary to utilize different flexibility options in power system operation. Among the mentioned flexibility resources, dynamic line rating, demand side participation and different scales of energy storage system options are generally the leading approaches. In such a structure, development of an effective decision making approach in order to utilize such flexibility options in an optimum way regarding the supply of all technical and economic necessities of power system operation is also very important. In this manner, an uncertainty-aware decision making approach is proposed taking into account the existence of different flexibility options including priorly the dynamic line rating and also demand response, energy storage system, etc.  
The consideration of all of the mentioned flexibility opportunities simultaneously within the concept of such a decision making mechanism taking also the uncertainties into account provides the contribution of this thesis study. Firstly, a detailed review on the real applications and studies including the simultaneous usage of different flexibility resources especially putting more emphasis on dynamic line rating is presented. Afterwards, the effectiveness of the proposed decision making mechanism is evaluated via different case analyses based on the relevant flexibility resources.