Optimal sizing and location on energy storage systems

Enerji depolama sistemleri, yenilenebilir enerjinin benimsenme oranında önemli bir rol oynamaktadır. Halen yüksek olan maliyetlerine ek olarak, yenilenebilir enerji kaynakları, oldukça değişken ve kesintili yapıları nedeniyle de dezavantajlıdır. Bu nedenle, iyi yerleştirilmiş bir EDS altyapısı olmadan yenilenebilir enerjiyi anlamlı bir düzeyde benimsemek neredeyse imkansızdır. Ne yazık ki, EDS'ler de oldukça pahalı olabilir ki bu da bu altyapı kararlarını daha da önemli hale getirir. Popüler doğası nedeniyle, bu EDS'lerin yenilenebilir üretim birimlerinin bulunduğu yerlere yerleştirilmiş pil depolama sistemlerinden başka bir şey olmadığı yanılgısına düşülebilir ancak en ekonomik EDS'ler, coğrafyalara dağılmış pompalı hidro depolama birimleridir. Bu tezin konusu, EDS'lerin elektrik iletim şebekelerinde yerleşim ve kapasite kararlarını incelemektir. Halihazırda kurulu olan çeşitli yenilenebilir ve konvansiyonel kaynaklardan elektrik üretiminin yapıldığı ve talep profillerinin bilindiği sistemleri ele alıyoruz. Ancak, iletim hattı kapasitelerini EDS'lerin kararlarına ek olarak alınacak kararlar olarak görüyoruz. Belki de bu yapısall kararların optimal çözümlerini bulmadaki en büyük zorluk, bu yapısall kararları etkileyen ve aynı zamanda onlardan etkilenen operasyonel kararların dahil edilmesidir. Aslında, tek başına operasyonel kararların optimal çözümü en küçük ağlarda bile göz korkutucu bir iştir, çünkü bu kararlar, elektrik arz ve talebindeki belirsizlikler göz önünde bulundurularak dinamik olarak alınmalıdır. Bu nedenle, bu operasyonel kararların dahil edilmesinde stokastik yaklaşım methodu benimsemeye mecburuz. Bu tez çalışması dört ana bölümden oluşmaktadır. Giriş, bu çalışmanın genel motivasyonunun yanı sıra, çok çeşitli ESS alternatiflerinin mevcut teknolojik ve ekonomik özelliklerinin bir konsolidasyonunu da sunmaktadır. Bu bölüm, modellerimizde kullanılabilecek uygun EDS alternatiflerini ve bunların gerçekçi maliyet tahminlerini belirlememizi sağlar. İkinci bölüm, basit iletim ağları ve küçük boyutları nedeniyle enerji literatüründe yaygın olarak incelenen birarada elektrik sistemindeki için olan problemimizi sunmaktadır. Ada sistemimizde tek üretim birimi rüzgar santralidir, bir talep düğümü ve iki alternatif depolama sistemi, bilinen bir konuma sahip bir PHS ve rüzgar çiftliği sahasına yerleştirilecek bir batarya vardır. Talep bir kıtlık olduğunda, talep merkezinde bulunan dizelden karşılanır. Dolayısıyla, bulunması gereken yapısall kararlar, toplam yatırımı, işletme ve bakım maliyetini ve dizel maliyetlerini en aza indirgemek için EDS'lerin ve iletim hatlarının kapasiteleridir. Bir EDS'nin kapasitesinin bir çift değişken olduğunu da belirtmeliyiz; biri maksimum enerji depolaması için diğeri ise genel olarak güç oranı olarak adlandırılan maksimum enerji akışı için. İki farklı depolama türünü farklı yerlere konuşlandırarak kurulum kararlarının değiştiği durumları araştırıyoruz. Stokastik yenilenebilir enerji üretimi ve talebi, gerçek verilere dayalı olarak yeniden üretilen senaryolarla dikkate alınmaktadır. Üçüncü bölüm, matematiksel modeli, çeşitli üretim birimleri ve talep merkezlerinden oluşan 13 düğümlü küçük bir ızgara sistemine genişletir. Birçok gerçekçi grid sisteminden çok daha küçük olmasına rağmen, problemin mevcut hesaplama kaynaklarıyla çözümün çok ötesinde olduğu görülmüştür. Bu nedenle ilk aşamada yatırım kararlarını, ardından ikinci aşamada operasyonel kararları belirleyen iki aşamalı bir algoritma geliştirdik. Son olarak, dördüncü bölüm, en yaygın iki yenilenebilir kaynağın kesintili özelliğindeki farklılıkların optimal yapısall kararları nasıl etkilediğini araştırmak için rüzgar enerjisi yerine güneş enerjisine sahip ada sistemini yeniden gözden geçirmektedir.