Ulusal enerji şebekesine bağlanabilecek optimum rüzgar enerji potansiyelinin belirlenmesi
Determination of optimum wind energy integration potential in national energy grid
- Tez No: 406567
- Danışmanlar: PROF. DR. MUĞDEŞEM TANRIÖVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Determination of the wind energy potential, grid connection, optimal site matching, The use of renewable energy sources
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Fosil enerji kaynaklarının hızla tükenmelerine ek olarak çevreye vermiş oldukları zararlı etkilerin gün geçtikçe artması insanları alternatif enerji kaynağı arayışına yönlendirmektedir. Alternatif enerji kaynakları içinde yenilenebilir ve hızlı kurulum özelliği ile rüzgar enerjisi ön plana çıkmaktadır. Yapılan alansal çalışmalar sonucunda Türkiye'nin rüzgar gücü potansiyelinin 88000 MW olduğu hesaplanmıştır [1]. Ülkemizdeki rüzgar potansiyelinin elektrik enerji şebekesi tarafından kullanılabilir en yüksek değeri ise 13260 MW olarak hesaplanmıştır [2]. Rüzgar gücü potansiyelinin Avrupa ülkelerine kıyasla çok daha büyük oranları yansıttığı yapılan analizler sonucunda tespit edilmiştir. Rüzgar enerjisine ait bu potansiyelin enerji sistemi içerisinde kullanıma geçirilmesi ise yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi amaçlı kullanımına ilişkin kanunların yürürlüğe girmesi ile ivme kazanmıştır. Rüzgar santrallerin ulusal güç sistemi içereside kullanım oranlarının artması sonucunda şebeke üzerinde rüzgar enerji santrallerine bağlı olumsuz etkilerin de artabileceği yapılan bilimsel çalışmalarla tespit edilmiştir. Oluşabilecek muhtemel olumsuzlukların önüne geçilebilmesi amacıyla rüzgar santrallerin enerji üretimine etkisi olan parametrelerin teknik ve ekonomik açıdan sistematik olarak incelenmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu zorunluluk aynı zamanda ülkemizin enerji stratejisi içerisinde rüzgâr enerjisinin toplam üretim içerisindeki payının azami ölçüde yükseltilmesi hedefini de doğrudan etkilemektedir. Rüzgâr enerji santralleri ulusal şebeke üzerinde güvenilir üretim düzeylerinin hem bölgesel hem de ulusal bazda tespit edilmesi gerekmektedir. Teknik kullanılabilir rüzgar enerjisi kapasitenin doğru tespit edilebilmesi ancak tüm güç sistem kısıtlarının ve ilgili bölgelerin rüzgâr verilerinin birlikte değerlendirilmesiyle mümkün olabilmektedir. Böylece rüzgar enerji santralleri ile ilgili stratejileri ve yatırım planları şekillendirilebilecektir. Gerçekleştirilen tez kapsamında öncelikle rüzgar santrallerinin şebeke bağlantısına ait teknik ve ekonomik parametreler tespit edilmiştir. Teknik parametrelerin seçiminde bölgesel meteorolojik verileri, farklı rüzgar santrali teknolojileri, türbin teknolojilerinin kurulacağı kule yükseklik seviyeleri ve şebeke kısıtları dikkate alınmıştır. Ekonomik veriler ise farklı rüzgar santrali teknolojilerin imalat parametrelerine bağlı üretim modelleri, bir santral sahasının kurulumu için gerekli alt yapı maliyetleri, santralin kurulacağı araziye ait maliyetleri ve rüzgar santrallerinin şebeke entegrasyon maliyetleri dikkate alınmıştır. Tespit edilen teknik ve ekonomik parametrelerin birbirleri ile olan ilişkileri sistematik olarak tanıtılmış ve optimizasyon algoritması hazırlanmıştır. Optimizasyon algoritmasının koşturulması sonucunda öncellikle sisteme bağlanabilecek maksimum rüzgar santral sayısı tespit edilmiştir. Bölge içeresindeki baralara bağlanabilecek santral sayıları, birim üretim maliyetleri baz alınarak tanımlanmış ve bölgenin bara bağlantı konfigürasyonlarına bağlı haritalar oluşturulmuştur. Oluşturulan bağlantı konfigürasyonları her bir teknoloji için yeniden hesaplanmıştır. Bağlanabilir rüzgar santralleri, mevcut güç sistemine eklenerek tam sayılı doğrusal programlama ve doğrusal programlama yöntemleri kullanılarak Bender ayrıştırma yöntemine göre optimizasyona tabi tutulmuştur. Optimizasyon sonucunda seçilen çalışma bölgesi için yatırım ve üretim maliyetlerini birlikte değerlendirerek, en uygun bağlantı konfigürasyonu ortaya çıkartılmıştır. Sistemin mevcut durumu göz önünde bulundurularak toplamda bağlanabilecek en ekonomik santral sayısı ve her bir baraya bağlanacak santral sayısı tespit edilmiştir. Tez çalışması kapsamında bir bölgenin rüzgar verisi ve bölgenin enerji iletim sistemlerine ait veriler ışığında belirlenen teknoloji tipine göre her hangi bir bölge için en uygun bağlantı ve yatırım maliyetini belirleyen bir algoritma geliştirilmiş ve sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Continual rise in harmful effects of fossil energy sources on the environment and their rapid depletion leads people to the search for alternative energy sources. Wind energy rise to the prominence between alternative energy sources with its features of being renewable and having quick setup. Turkey's wind power potential is estimated to be 88 000 MW based on the results of territorial studies [1]. The highest value of the wind power potential in our country that can be used by the electric power grid is calculated as 13260 MW [2]. It has been determined in the conducted analysis that the wind power potential of Turkey is reflecting much greater rates than in European countries. The usage of the wind energy potential in the power system has gained momentum with the enactment of the law on the use of renewable energy sources for electricity production. It has been determined by scientific studies that the negative effects of wind power plants on power network can increase as a result of higher utilization rate of wind power in the national power system. In order to prevent the potential negative effects it has become a necessity to systematically examine the factors which affect the energy production of the wind power plants with technical and economic point of view. This will also impact Turkey's energy strategy targets of increasing the share of wind energy in total energy production. The reliable production level of wind power in the national network should be identified both regional and national basis. Technically available wind power capacity can be determined correctly only with the evaluation of all power system constraints together with regional wind data. Thus, strategies and investment plans related to wind power plants can be formed. In this thesis, technical and economic parameters related to grid connection of wind power plants have been identified. As the selection of technical parameters, regional meteorological data, different wind power plant technologies, hub levels to install the turbine and network constraints are taken into account. As the economic data, the production models depending on the manufacturing parameters of different wind power plant technology, infrastructure costs necessary for the installation of a power plant site, costs of land, the unit costs of energy production of the power plants and integration costs of wind power plants to the network are taken into account. The relation between the determined technical and economic parameters have been introduced in a systematic way and an optimization algorithm have been prepared. As a result of implementing the optimization algorithm, the maximum number of wind power plant that can be connected to the system has been identified. The number of stations that can be connected to the bus in the region has been defined based on the unit cost of production and a bus connection configuration map of the area has been prepared. The bus connection configuration has been recalculated for each technology. After adding candidate power plants into the power system, power plant positioning is optimized according to Bender decomposition method using integer linear programming and linear programming methods. As a result of optimization, the most suitable connection configuration for the selected region has been revealed by evaluating the investment and production costs together. The number of power plant to be connected to each bus and the most economic number of power plants that can be connected in total has been defined by considering the current state of the system. In this thesis, an algorithm that determines the most appropriate number of power plant to be connected for any area together with optimum investment costs according to the type of technology determined in the light of the region's wind data and the data of the energy transmission system.
Benzer Tezler
- Design and operation of renewable energy-based microgrid: University of Kirkuk as a case study
Yenilenebilir enerji tabanlı mikro şebeke tasarımı ve işletilmesi: Kerkük Üniversitesi örneği
HIND MUTHANNA FALIH FALIH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN DEMİREL
DR. ÖĞR. ÜYESİ HUSSEİN KAMAL ANWER
- Gemiler için yeni bir elektrik enerjisi yönetim sisteminin akıllı şebeke altyapısına uygun olarak geliştirilmesi
Development of a new electrical energy management system for the ships in accordance with the smart grid infrastructure
KENAN YİĞİT
Doktora
Türkçe
2019
DenizcilikYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BORA ACARKAN
- Güneş enerji sistemlerinde verimlilik analizi: Nijer güç sistemi uygulaması
Efficiency analysis in solar energy systems: Niger power system application
ISSIFA HAMIDOU TINNI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜRKER FEDAİ ÇAVUŞ
- Enhancing photovoltaic system performance through NARX-LSTM forecasting and neuro-controller based MPPT techniques
NARX-LSTM tahmın ve nöro-denetleyici temelli MPPT teknikleri vasıtasıyla fotovoltaık sistem performansının artırılması
OUBAH ISMAN OKIEH
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAHİN SERHAT ŞEKER
- Fotovoltaik-rüzgar türbini hibrit enerji üretim sistemlerinin ulusal elektrik şebekesine etkilerinin incelenmesi
Investigation of effects of photovoltaic-wind turbine hybrid energy systems on national grid
MAHMUT HEKİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEKİR SAMİ SAZAK