Long-term impacts of variable renewable energy sources (VRES) on electricity generation in Turkey: A systems modeling approach
Türkiye'de değişken yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik üretimi üzerinde uzun vadeli etkileri: Bir sistem modelleme yaklaşımı
- Tez No: 668038
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KEREM SAYSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Çevre Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Dünya çapında enerji endüstrisi karbonsuzlaşma ve enerji bağımsızlığını amaçlayan hükümet politikaları tarafından desteklenerek fosil yakıt bazlı teknolojilerden yenilenebilir enerji teknolojilerine geçmektedir. Değişken yenilenebilir enerji kaynakları (VRES) birtakım katkılar sunarken VRES'in enerji piyasasındaki payının artması, mevsimsel ve değişken yapısı sebebiyle arz güvenliğini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu bağlamda bu çalışma, Türkiye'de VRES'in elektrik üretimi üzerindeki etkilerine sistem rezerv marjı, karbon emisyonu ve birim elektrik fiyatı üzerinden odaklanarak bir sistem dinamiği modeli oluşturmayı amaçlamaktadır. Kapasite yatırımı, talep oluşumu, fiyat oluşumu ve gelecekteki talep dağılımı sistemin model bileşenlerini oluşturmaktadır. Model mevcut saatlik emre amade kapasite verilerini aylık çalışan bir simülasyona entegre ederek, yavaş değişkenli uzun vadeli bir modele hızlı değişen dinamikleri dahil eder. Tüm üretim kapasitesini VRES veya kontrol edilebilir olarak sınıflandıran model yüksek bir agregasyon seviyesine sahiptir. Kontrol edilebilir ve değişken üretim birimleri arasındaki temel fark bu teknolojilerin teknik özelliklerine dayanmaktadır. Kontrol edilebilir kaynaklardan gelen kapasite bir sistem operatörü tarafından talebi karşılamak için üreticileri marjinal maliyetlerine göre enerji sağlamaya sevk edecek şekilde azaltıp arttırılabilir; VRES kapasitesi ise rüzgar hızı, su akışı veya bulut örtüsü gibi hava koşulları ile doğrudan ilişkilidir. Model iki farklı piyasa mekanizması altında test edilmiştir; biri spot piyasalar (gün-öncesi piyasası), diğeri ise ikili sözleşmeye dayalı mekanizmadır. Karbon vergisi üzerine olan senaryo analizinde, karbon emisyonları azalır fakat ortalama spot fiyatlar kontrol edilebilir kaynakların marjinal maliyetleri oranında yükselir ve yatırımcılar değişken yenilenebilir kaynaklara yatırım yapmaya eğilimlidir. Uzun vadeli anlaşmalar piyasadan devre dışı bırakılırsa, karbon emisyonları kontrol edilebilir kaynakların kurulu gücü azaldığı için azalır. Merit-order etkisinden ötürü elektrik piyasasına daha çok değişken yenilenebilir kaynak giriş yapar. Temsili gün olarak hafta sonunun tercih edilmesi ise piyasada azalan kurulu güçten dolayı karbon emisyonlarını azaltır. Ortalama spot fiyatlar, elektrik piyasasındaki daha düşük rezerv marj sebebiyle, daha yüksek olmaktadır.
Özet (Çeviri)
The power industry is switching worldwide from fossil-based technologies to renewables, fostered by government policies aiming for decarbonization and energy independency. Whereas variable renewable energy sources (VRES) bring some contributions, a large share of VRES in electric power industry has a considerable impact on supply security due to their intrinsic structure of seasonality and variability. In that context, this study aims to construct a System Dynamics (SD) model concentrating on the impacts of VRES on electricity generation mix in Turkey, focusing on system reserve margin, unit price of electricity and carbon emissions. The model consists of components representing capacity investment, demand formation, price formation, and future demand allocation. By integrating hourly data of available capacities into a simulation running in months, the model incorporates fast dynamics into the long-term model with slow variables. It adopts a high level of aggregation, classifying all the production capacity either as VRES or dispatchable. The main distinction between dispatchable and variable generation units is based on the technical characteristics of these power technologies. The capacity from dispatchable units could be increased or decreased by a system operator to satisfy demand by dispatching the generators to supply power according to their marginal costs while VRES capacity is directly related to such weather conditions as wind speed, water flow and cloud cover. Model is tested under two different electricity market mechanisms, one is Turkish spot market (day-ahead market), the other is bilateral contract-based mechanism. In scenario analysis on carbon tax, carbon dioxide emissions reduce but spot electricity prices increase at around variable costs of dispatchable units and investors tend to invest more on variable power plants. Without long-term contracts, carbon dioxide emissions decrease due to the decline in installed capacity of dispatchables. With this 2 nd scenario more VRES units enter into the market to dispatch their energy due to their merit order effect. In the 3 rd scenario, to select a weekend day as a typical day reveals that carbon emissions become lower because of less installed capacity in the market. Moreover, average spot prices are much higher which is primarily caused by the lower reserve margin in the electricity market.
Benzer Tezler
- Ülkemiz yerli enerji kaynaklarının yeni teknolojilerle değerlendirilmesi sonucunda oluşacak sera gazı azaltım potansiyelinin belirlenmesi ve maliyet analizleri
Determination of greenhouse gas mitigation potential resulting from the utilization of our country's domestic energy resources with new technologies and cost analysis
ECE GİZEM ÇAKMAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- 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
- A methodology for energy optimization of buildings considering simultaneously building envelope HVAC and renewable system parameters
Binalarda yapı kabuğu, mekanik sistemler ve yenilenebilir enerji sistemleri parametrelerinin eş zamanlı enerji optimizasyonu için bir yöntem
MELTEM BAYRAKTAR
Doktora
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ
PROF. DR. MARCO PERINO
- Yenilenebilir enerji, büyüme ve çevre ilişkisi: Türkiye örneği
Renewable energy, economic growth and environment relationship: The case of Turkey
EMRE AKUSTA
- Rüzgar enerjisi yatırım projelerinde finansman seçeneklerinin karşılaştırılması
Comparison of financing options in wind energy investment projects
GÜNGÖR BAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAZİF HÜLAGÜ SOHTAOĞLU