Arz/Talep Belirsizliği ve Emisyon Sınırlamaları Altında Geleneksel-ve-Rüzgar Entegre Hibrit Enerji Sistemlerinde Birim Yüklenme Problemi için Çözüm Yöntemleri

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tez Danışmanı: Fatma Sedef Meral

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: İngilizce

Desteklendiği Program: Diğer

Özet:

Enerji üretim sistemlerinin operasyon planlamasındaki en temel problemlerden biri Birim Yüklenme Problemidir (UCP). Problemin amacı; tahmini enerji gereksinimlerini ve çeşitli operasyonel ve teknik kısıtları sağlarken, toplam işletme maliyetlerini en aza indirmektir. Ancak, UCP karışık tamsayılı, doğrusal olmayan, kombinatoryal ve NP-zor bir problemdir. Bu durum gerçek boyutlu bir enerji sistemi için bütünleşik bir optimizasyon yöntemi geliştirmeyi zorlaştırmaktadır. Bu tezde UCP'nin iki versiyonu ele alınmıştır: (1) konvansiyonel enerji sistemlerindeki deterministik UCP, (2) rüzgar entegre hibrit enerji sistemlerindeki rassal UCP. İlki için etkili ve verimli bir Genetik Algoritma tabanlı yaklaşım geliştirilmiştir. İkincisi için, Karışık Tamsayılı Karesel Programlama tabanlı yaklaşımlar geliştirilmiştir. Rassal UCP için bu yaklaşımlarda hem enerji talebindeki belirsizliklerden hem de rüzgar enerjisi üretiminin kesintili doğasından ve konvansiyonel üretimdeki olası kesintilerden kaynaklanan arz belirsizliklerinden dolayı karşılanamayacak enerji miktarını (EENS) hesaplama yöntemleri önerilmiştir. Ayrıca, önerilen yaklaşımlar şunları da dikkate alarak genişletilmiştir: (i) verimli bir çok-alanlı parçalı doğrusal yakınlaştırma yöntemi ile Vana Noktası Yükleme Etkisinin konvansiyonel üretim tesislerinin verimliliklerinde yarattığı dalgalanmalar, (ii) konvansiyonel üretim vii tesislerinin neden olduğu sera gazı ve hava kirliliğine sebep olan gazların emisyonlarının azaltılmasında Emisyon Kontrol Teknolojilerinin ve Emisyon Ticareti ve Vergi Mekanizmalarının etkileri. Yapmış olduğumuz sayısal deneylerin ve duyarlılık analizlerinin sonuçlarına göre hem Genetik Algoritma tabanlı hem de Karesel Programlama tabanlı yaklaşımların, geçerli ve etkili olduğu kanıtlanmış, ve büyük ölçekli enerji sistemleri için makul bir hesaplama süresinde tatmin edici derecede iyi enerji üretim çizelgeleri sağlayabildikleri saptanmıştır.