Rüzgar Gücü Rampa Olaylarını En Aza İndirmek İçin Türkiye'de Kurulacak Rüzgar Enerjisi Santrallerinin Konumsal Dağılım Optimizasyonu
Rüzgar Gücü Rampa Olaylarını En Aza İndirmek İçin Türkiye'de Kurulacak Rüzgar Enerjisi Santrallerinin Konumsal Dağılım Optimizasyonu
Yazar: Karadöl, İsrafil; Yıldız, Ceyhun; Şekkeli, Mustafa
Dergi: Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Vol. 8 No. 4, 2020
Anahtar kelimeler: Mathematical Sciences ; Matematik ; Engineering ; Mühendislik ; Rüzgar Enerjisi,Rampa,Optimizasyon

Ülkeler artan enerji talebini karşılamak için geleneksel enerji kaynakları yerine yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmişlerdir. Rüzgar enerjisi bu yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir paya sahiptir. Rüzgar enerjisi, sürdürülebilir ve çevre dostu olmasının yanı sıra bazı olumsuz özelliklere de sahiptir. Bu olumsuz özelliklerden en önemlisi rüzgar enerjisinin iklimsel koşullara bağlı olarak anlık artış ve azalışlar göstermesinden kaynaklanmaktadır. Rüzgar Enerjisi Santrali (RES) üretimlerinde de görülen bu değişimler rampa olarak tanımlanmakta ve elektrik şebekelerinin işletiminde büyük problemlere neden olmaktadırlar. Oluşan rampa pozitif yönde (ani bir üretim artışı var) ise rampanın büyüklüğünde diğer tesislerin üretimlerinin azaltılması gerekmektedir. Negatif rampalarda (ani bir üretim azalışı var) ise oluşan enerji açığı büyüklüğünde diğer tesislerin üretimleri arttırılmaktadır. Negatif ve pozitif rampalar elektrik şebekesi işletiminde ek maliyetler oluşturmakta ve güç-frekans dengesine bozucu etki uygulamaktadır. Bu çalışmada öncelikle Türkiye’de işletilmekte olan tüm (161 adet) RES tesislerinin oluşturduğu rampalar istatistiksel olarak incelenmiştir. Daha sonra, bu rampa değerlerini minimize etmek için, RES tesislerinin kurulması gereken illeri belirleyen bir optimizasyon modeli önerilmiştir. Önerilen bu model Genetik Algoritma kullanılarak çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar, yüzde rampa değerlerinin oluşturduğu histogram eğrilerinin altında kalan alanlar hesaplanarak değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda, ülkedeki mevcut RES tesislerinin 1. 3 ve 6 saatlik rampa değerlerinin 2017 yılında sırasıyla 16,61, 41,32 ve 59,94olduğu, 2018 yılında ise bu değerlerin sırasıyla 18,10, 40,49ve 63,52olduğu gözlenmiştir. Önerilen optimizasyon yönteminin çözümüyle elde edilen RES yerleşiminde 1,3 ve 6 saatlik yüzde rampa değerlerinin histogram eğrilerinin altında kalan alanların ise sırasıyla 2017 yılında 9,98, 23,65ve 30,97 olduğu, 2018 yıllında ise bu değerlerin sırasıyla 11,01, 25,65 ve 39,14olduğu görülmüştür. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar ülkedeki RES tesislerinin bölgesel dağılımlarının optimize edilerek rampa olaylarının değerlerinin büyük oranda düşürülebileceğini ortaya koymuştur.

Ülkeler artan enerji talebini karşılamak için geleneksel enerji kaynakları yerine yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmişlerdir. Rüzgar enerjisi bu yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir paya sahiptir. Rüzgar enerjisi, sürdürülebilir ve çevre dostu olmasının yanı sıra bazı olumsuz özelliklere de sahiptir. Bu olumsuz özelliklerden en önemlisi rüzgar enerjisinin iklimsel koşullara bağlı olarak anlık artış ve azalışlar göstermesinden kaynaklanmaktadır. Rüzgar Enerjisi Santrali (RES) üretimlerinde de görülen bu değişimler rampa olarak tanımlanmakta ve elektrik şebekelerinin işletiminde büyük problemlere neden olmaktadırlar. Oluşan rampa pozitif yönde (ani bir üretim artışı var) ise rampanın büyüklüğünde diğer tesislerin üretimlerinin azaltılması gerekmektedir. Negatif rampalarda (ani bir üretim azalışı var) ise oluşan enerji açığı büyüklüğünde diğer tesislerin üretimleri arttırılmaktadır. Negatif ve pozitif rampalar elektrik şebekesi işletiminde ek maliyetler oluşturmakta ve güç-frekans dengesine bozucu etki uygulamaktadır. Bu çalışmada öncelikle Türkiye’de işletilmekte olan tüm (161 adet) RES tesislerinin oluşturduğu rampalar istatistiksel olarak incelenmiştir. Daha sonra, bu rampa değerlerini minimize etmek için, RES tesislerinin kurulması gereken illeri belirleyen bir optimizasyon modeli önerilmiştir. Önerilen bu model Genetik Algoritma kullanılarak çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar, yüzde rampa değerlerinin oluşturduğu histogram eğrilerinin altında kalan alanlar hesaplanarak değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda, ülkedeki mevcut RES tesislerinin 1. 3 ve 6 saatlik rampa değerlerinin 2017 yılında sırasıyla 16,61, 41,32 ve 59,94olduğu, 2018 yılında ise bu değerlerin sırasıyla 18,10, 40,49ve 63,52olduğu gözlenmiştir. Önerilen optimizasyon yönteminin çözümüyle elde edilen RES yerleşiminde 1,3 ve 6 saatlik yüzde rampa değerlerinin histogram eğrilerinin altında kalan alanların ise sırasıyla 2017 yılında 9,98, 23,65ve 30,97 olduğu, 2018 yıllında ise bu değerlerin sırasıyla 11,01, 25,65 ve 39,14olduğu görülmüştür. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar ülkedeki RES tesislerinin bölgesel dağılımlarının optimize edilerek rampa olaylarının değerlerinin büyük oranda düşürülebileceğini ortaya koymuştur.