Gri kurt optimizasyonu algotitmasına dayalı bir rüzgar/fotovoltaik/yakıt hücreli hibrit sistemin optimal büyüklükteki tasarımı
Optimally-sized design of a wind/photovoltaic/fuel cell hybrid system based on grey wolf optimization algorithm (GWO)
Yazar: IRAJ ASGHARI
Danışman: DR. REZA VATANKHAH
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, rüzgar türbini, PV panelleri ve yakıt hücreleri kullanılarak belirli (kararlı) bir yük modeline güç tedarik etmek üzere hibrit bir sistem geliştirilmiştir. Bu tasarımn amacı 20 yıllık bir süreçteki enerji üretim maliyetlerini en düşük seviyeye indirirken sistem güvenilirlik kısıtlarını sağlayabilmektir. Bu çalışmada, yük talebi, ışınım ve rüzgar hızına karşılık gelen veriler bilinmektedir ve kararlıdır. Tasarım, rüzgar türbini, PV panelleri ve AC/DC dönüştürücünün arıza vermesini göz önünde bulundurmaktadır ve ilk yatırım tutarı, işletme ve bakım giderleri ve yük kesinti maliyetleri (VoLL) gibi birkaç mali değişkeni de içermektedir. Bu çalışmada kullanılan rüzgar ve güneş enerjisi ile bağlantılı veriler İran'ın kuzeybatı bölgesi baz alınarak kullanılmıştır. Bu çalışmada sistemi optimize etmek için Gri Kurt Optimizasyon algoritması (Grey Wolf Optimization-GWO) kullanılmıştır ve sonuçlar Parçacık Suro Optimizasyonu (PSO) 'nunki ile karşılaştırılmıştır.
Bu çalışmanın ana hedefi, rüzgar türbin sayısı, PV panellerinin sayısı ve açısı, elektroliz cihazının, hidrojen tankının, yakıt hücresinin ve DC/AC dönüştürücünün boyutu gibi sistem parçalarının en iyi değerlerinin belirlenmesidir. Bu tasarımda dikkate alınan maliyetler; yatırımın net şimdiki değeri (NPV), donanım maliyetleri, bakım onarım ve yük kesinti maliyetleridir ve 20 yıllık yaşam döngüsü içerisinde incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Gri Kurt Optimizasyon Algoritması, Hibrit Sistemler, Yenilenebilir Enerjiler

Abstract:
This study developed a hybrid system composed of wind turbines, PV cells, and fuel cells to supply a specific (deterministic) load model. The purpose of this design was to minimize the cost of energy generation over a period of 20-year while satisfying a set of system reliability constraints. In this paper, the data pertaining to load demand, sunlight and wind speed were considered to be known and deterministic. This design considered the failure of three main system components, namely, wind turbines, PV cells and AC/DC converter, and incorporated a number of cost factors such as initial investment, operating and maintenance expenses, and value of lost load (VoLL). The wind and solar data used in this study pertained to northwestern regions of Iran. This paper used gray wolf optimization algorithm (GWO) to optimize the system and compared the results with the results of particle swarm PSO.
The stated objective of this paper was to determine the optimal value of system components, i.e. the number of wind turbines, the number and angle of PV arrays, and the size of electrolyzer, hydrogen tanks, fuel cells, and DC/AC converters. The costs incorporated into this design included net present value (NPV) of investment, costs of equipment, replacement and maintenance, and the costs arising from power supply interruption (VoLL), all for a period of 20 years considered as the system lifetime.

Keywords: Grey-wolf Optimization algorithm, Hybrid Systems, Renewable energies