Agent-based modeling and simulation in hospital energy planning
Hastane enerji planlamasında ajan tabanlı modelleme ve simülasyon
- Tez No: 746690
- Danışmanlar: PROF. DR. SERAP ULUSAM SEÇKİNER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 202
Özet
Sağlık tesisleri, karmaşık enerji sistemlerine ve yüksek enerji tüketim hacmine sahip çeşitli büyük binalardan oluşmakta ve bunun sonucunda yüksek karbon emisyonu yaymaktadırlar. Bu bağlamda bu tezin temel amacı, bir hastanenin enerji sistemlerini enerji dönüştürücüler, enerji tedarikçileri ve enerji tüketimi açısından analiz etmek ve bu analizler sonucunda enerji talebini karşılarken enerji maliyetlerini ve karbon emisyonlarını azaltan esnek çözümler sunmaktır. Öncelikle ilgili literatürün artılarını ve eksilerini analiz etmek ve ortaya koymak için sağlık kuruluşlarında enerji ile ilgili yapılan çalışmalar dikkate alınarak sistematik bir literatür taraması yapılmıştır. Referans hastanemiz gibi özellikle eski binalarda enerji izleme sistemlerinin olmaması nedeniyle saatlik yük talepleri gibi kısa vadeli tüketim verilerine ulaşmak zordur. Bu kısa vadeli veri setlerini elde etmek amacıyla, önceki yıllarda yapılmış bir enerji fizibilite çalışmasına ait veriler ve çeşitli iklim faktörleri gibi farklı bilgi kaynaklarının yardımıyla aylık verilerden türetilen sistematik algoritmalar geliştirilmiştir. Üçüncü aşamada, hastanenin enerji bazlı çevresel verimliliğini farklı girdi değişkenleri altında aylık ve yıllık olarak ölçmek için veri zarflama analizine dayalı teknikler uygulanmıştır. Dördüncü aşamada farklı makine öğrenmesi regresyon modelleri yardımıyla kapsamlı bir tahmin analizi yapılmıştır. Tezin ana aşamasında ise, yukarıda bahsedilen analizler ışığında, ajan tabanlı modelleme yaklaşımına dayalı olarak hastane enerji sisteminin detaylı bir simülasyon modeli geliştirilmiştir. Mevcut durumla birlikte üç farklı senaryonun geliştirildiği simülasyon modelleri şu şekildedir; (1) hastane mevcut enerji altyapısı, (2) mevcut enerji altyapısına kojenerasyon sisteminin eklenmesi, (3) mevcut enerji altyapısına kojenerasyon ve fotovoltaik sistemlerin birlikte eklenmesi. Simülasyon modelleri çalıştırıldıktan sonra, minimum sistem enerji maliyeti ve karbon emisyonu hedefleri kapsamında optimum kojenerasyon kapasitesi ve optimum fotovoltaik panel sayısını belirlemek için genetik algoritma gibi meta sezgisel tabanlı simülasyon optimizasyon yaklaşımları benimsenmiştir. Ayrıca, değişen parametre ve koşullara sistemin tepkisini gözlemlemek için farklı test problemleriyle bir parametrik analiz yapılmıştır. Sonuçlar, kojenerasyon ve fotovoltaiğin etkin varlığının, karbon emisyonlarını da düşürdüğü dikkate alındığında toplam sistem maliyetinin azalmasında kayda değer olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Healthcare facilities consist of various large buildings that have complex energy systems and high consumption volume of energy, as a result, they emit high carbon emissions. In this direction, the main aim of this thesis is to analyze the energy systems of a hospital in terms of energy converters, energy suppliers, and energy consumption, and consequently, providing flexible solutions that meet energy demands by reducing energy costs and carbon emissions. Initially, to analyze and put forth the pros and cons of the related literature, a systematic literature review was conducted by taking into consideration energy-relevant studies carried out for healthcare facilities. Like our reference hospital, it is difficult that reach short-term consumption data such as hourly load demands due to the absence of energy monitoring systems in particular old buildings. For the purpose of acquiring these short-term datasets, it was developed systematic algorithms that were derived from monthly data with the help of different sources of information, such as the data belong an energy feasibility study conducted in the previous years and various climatic factors. In the third phase, data envelopment analysis-based techniques were applied to measure the energy-based environmental efficiency of the hospital under different input variables on a monthly and yearly basis. In the fourth step, a comprehensive forecasting analysis was carried out with help of different machine learning regression models. In the main phase of the thesis, in the light of the aforementioned analyses, a detailed simulation model of the hospital energy system was improved based on an agent-based modeling approach. The simulation models in which three different scenarios are developed including the current situation are as follows; (1) hospital existing energy infrastructure, (2) adding cogeneration system to the current energy infrastructure, (3) adding cogeneration and photovoltaic systems together to the existing energy infrastructure. Once the running of the simulation models, metaheuristic-based simulation optimization approaches like genetic algorithm was employed to determine optimum cogeneration capacity and optimum number of photovoltaic panels under the aims of minimum system energy cost and carbon emission. Furthermore, a parametric analysis with different test problems was conducted to observe the system reaction to the parameter or condition change. The results indicate that the effective presence of cogeneration and photovoltaic is notable in the decreasing total system cost taking into consideration also lower carbon emissions.
Benzer Tezler
- A formal model and a mathematical programming based analysis framework for tactical-level planning of home care systems
Evde bakım sistemlerinin taktiksel düzeyde planlaması için biçimsel bir model ve matematiksel programlama tabanlı analiz platformu
İLKER GÜÇLÜ
Doktora
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ TAMER ÜNAL
- Molecular modelling of antimicrobial peptides and polymers
Antimikrobiyal peptit ve polimerlerin moleküler modellemesi
SENA ATASEVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoteknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiMedikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA ARZU ÖZAL İLDENİZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN ÜNÜBOL
- A social navigation approach for mobile assistant robots
Asistan mobil robotlar için sosyal bir navigasyon yaklaşımı
HASAN KIVRAK
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE KÖSE
- Uzamsal koşut ve dağıtılmış benzetimler için iyimser bir zaman yönetim mekanizması
An optimistic time management mechanism for spatially parallel and distributed simulations
BİLGE KAAN GÖRÜR
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAYHAN MUSTAFA İMRE
PROF. DR. MEHMET HALİT SEYFULLAH OĞUZTÜZÜN
- Türkiye'de zeytin sineğine (Bactrocera oleae) karşı verilen mücadelenin etmen tabanlı modellenmesi ve benzetimi
The agent-based modeling and simulation of the struggle against olive fly in Turkey
SİMGE BABA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEBNEM BORA