Developing optimum operation strategies for wind-hydro hybrid systems
Rüzgar-hidro hibrit sistemler için optimum çalışma stratejilerinin geliştirilmesi
- Tez No: 634910
- Danışmanlar: PROF. DR. ELÇİN KENTEL ERDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Günümüz dünyasında enerji, uygarlıkların devamı için en önemli unsurlardan biridir. Geçtiğimiz yıllara kadar ülkelerin enerji talepleri çoğunlukla fosil yakıtlar tarafından karşılanmıştır. Ancak, fosil yakıtların enerji üretiminde kullanılmasının olumsuz etkileri, ilgiyi yenilenebilir enerji kaynaklarına kaydırmıştır. Buna ek olarak, yenilenebilir enerji kaynaklarının popülaritesini maliyetlerdeki düşüş ve verimlilikteki artış olumlu etkilemiştir. Bu nedenle, yenilenebilir enerji sistemlerinin elektrik şebekelerine entegrasyonu son yıllarda artış göstermiştir. Ancak, yenilenebilir enerji kaynaklarının sürekli olmaması entegrasyonu zorlu bir hale getirmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarındanki belirsizliğe ek olarak, elektrik spot piyasalarındaki belirsizlik, yenilenebilir enerji kaynaklarının yönetimindeki zorluğu arttırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının süreksizliği ile başa çıkmak için enerji depolama sistemlerinin uygulanması gerekmektedir. Pompaj depolamalı hidroelektrik santralleri şu anda büyük ölçekli enerji depolamanın en uygun şeklidir. Yenilenebilir enerji sislemlerinin pompaj depolamalı hidroelektrik santraller ile birlikte çalıştırılması hibrit sistemlerin verimliliğini arttırmaktadır. Bu çalışmada, bir rüzgar-hidro hibrit sistemi (RHHS) ele alınmış ve varsayımsal bir vaka çalışması için optimum çalışma stratejileri geliştirilmiştir. RHHS'nin gelirini artırmak için, gün öncesi spot elektrik piyasasındaki elektrik fiyatlarını tahmin etmek için uzun kısa vadeli hafıza (UKVH) ağı geliştirilmiştir. UKVH ağının yanı sıra, elektrik fiyatını ve mevcut rüzgar enerjisini girdi olarak kullanarak optimum çalışma programları sunan ve RHHS'nin maksimum gelirini elde eden bir optimizasyon modeli geliştirilmiştir. UKVH ağının ve optimizasyon modelinin etkilerini araştırmak için farklı senaryolar oluşturulmuş ve çalıştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, rüzgar türbinlerinin elektrik fiyatının başarısız tahmininden kaynaklanan kaybı telafi ettiği görülmektedir. Bu nedenle, rüzgar türbini sayısındaki artış, kaybın azalmasını sağlamaktadır. Ancak, bu çalışmada analiz edilen rüzgar türbin enerji aralığında (10 MW ile 500 MW arası), RHHS'deki pompa ve hidrolik türbinin operasyonel programlarının değişmediği görülmüştür. Rüzgar türbinleri tarafından üretilen enerji, suyu üst rezervuara pompalamak için kullanıldıktan sonra geriye kalanının doğrudan şebekeye satıldığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In today's world, energy is one of the most important drivers for the continuation of civilization. Until recent years, the energy demands of the countries have been mainly supplied by fossil fuels. However, the negative effects of using fossil fuels in energy generation shifted the focus to renewable energy resources. In addition to this, the popularity of renewable energy resources increased as their costs decreased and efficiencies increased. Therefore, the integration of renewable energy systems to national grids increased in recent years. However, this integration is challenging due to the intermittent nature of renewable energy sources. In addition to the uncertainty in the generation of energy from the renewables, the uncertainty in the electricity spot markets increases the difficulty in the management of the renewables. To deal with the intermittent nature of the renewables, energy storage systems have to be implemented. Pumped storage hydropower is currently the most viable form of large scale energy storage. The operation of renewable systems, together with pumped storage hydropower plants, increases the efficiency of the hybrid system. In this study, a wind-hydro hybrid system (WHHS) is considered, and optimum daily operation strategies for a hypothetical case study is developed. To increase the revenue of the WHHS, a long short-term memory (LSTM) network is developed to forecast electricity prices in the day-ahead spot electricity market. Apart from the LSTM network, an optimization model is developed to obtain optimum operation schedules and the maximum revenue of the WHHS by using the electricity price and available wind energy as inputs. To investigate the effects of the LSTM network and the optimization model, different scenarios are created and run. According to the results, it is observed that wind turbines compensate the loss due to the poor forecasting of the electricity price. Thus, the higher the installed capacity of wind turbines in the WHHS, the better compensation it provides. However, within the studied range (i.e., 25 MW to 500 MW), the operation schedules of the pump and the hydro turbine of the WHHS are not affected from increasing the installed capacity of wind turbines. Once enough energy is generated by wind turbines to be used to pump the water to the upper reservoir, the rest of the wind energy is directly sold to the grid.
Benzer Tezler
- Rüzgar enerjisi yatırımlarındaki risk faktörleri ve enerji üretimi öngörüsünde rüzgar ölçüm verisinin etkisi
Risk factors in wind energy investments and the effect of wind measurement on estimating energy production
ATA MERT TOKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Energy management strategies for residential buildings under demand response
Talep katılımı altındaki mesken binaları için enerji yönetim stratejileri
OĞUZKAĞAN ALIÇ
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMMÜHAN BAŞARAN FİLİK
- Sabit mıknatıslı senkron generatörlü rüzgar türbin sistemlerinin kaotik analizi ve senkronizasyonu
Chaotic analysis and synchronization in permanent magnet synchron generator of wind turbine systems
ABDALLAH MOUSSA YAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ UYAROĞLU
- Modeling, control and techno-economic analysis of Karabük University microgrid
Karabük Üniversitesi mikro şebekesinin modellenmesi, kontrolü ve tekno-ekonomik analizi
NURI ALMARGANI ALI ALMAGRAHI
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZIYODULLA YUSUPOV
- Fotovoltaik sistemlerin kurulum aşamaları ve işletimdeki santrallerin gerçekleşen üretim değerlerinin simulasyon sonuçları ile karşılaştırılması
Construction processes of photovoltaic plants and comparison of produced energy values with simulation results for operating plants
ERAY SAĞLAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEHİR FATİH ÖZTÜRK