Coordinated generation and transmission expansion planning in power systems
Elektrik güç sistemlerinde üretim ve iletim hattının koordineli planlanması
- Tez No: 855317
- Danışmanlar: PROF. DR. ENGİN KARATEPE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekedeki katılım oranlarının artmasıyla birlikte itinalı güç sistemi planlaması çok daha önemli bir konu haline gelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sisteme katılımı, kesikli doğaları ve çıkışlarının tahmin edilmesinin zorluğu nedeniyle güç sistemleri planlamacılarına geleneksel zorlukların yanında yeni problemler getirmektedir. Bu problem, yük belirsizlikleriyle birlikte zor bir optimizasyon problemine dönüşmektedir. Bu tezde, rüzgâr enerjisi ve elektrik yükünün olasılıksal doğasını dikkate alan iki farklı stokastik programlama yaklaşımı, üretim ve iletim genişleme planlaması (GEP&TEP) problemi bağlamında ele alınmaktadır. Stokastik programlama yaklaşımı tüm potansiyel olasılıkları göz önünde bulundurarak optimal bir sonuca ulaşılmasını sağlar. Bu bağlamda, basitleştirilmiş bir DC şebeke modelinin kullanımı ve iletim genişleme planlamasının doğrusallaştırma süreci, problemin karmaşıklığını ve hesaplama yükünü azaltmak için ilk adım olarak sunulmuştur. Birinci yaklaşımda, karışık tam sayılı doğrusal programlama (MILP) çerçevesinde stokastik optimizasyon problemlerinin deterministik eşdeğerini elde etmek için örnek ortalama yaklaşım yöntemi kullanılmaktadır. Problem, hesaplama çabasını azaltmak için her biri küçük boyutta olan çok sayıda bağımsız örnekle formüle edilmiştir. Sonuçlar, tek bir büyük örneklem boyutu kullanılarak alınan yatırım kararlarıyla karşılaştırılarak sunulmuştur. İkinci yaklaşımda, risk yönetimi yönünü geliştirmek için Riske Maruz Koşullu Değer (CVaR) ölçütü modele dâhil edilmiştir. Farklı risk seviyeleri altında genişleme kararları elde edilmiş ve GEP&TEP probleminde risk yönetimi için CVaR kullanımının yatırım kararları üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Son olarak, optimizasyon sürecindeki örneklerden farklı belirsizlik kümeleri kullanılarak optimal güç akışı (OPF) modeli oluşturulmuş ve elde edilen yatırım kararlarının etkinliğini test etmek ve incelemek için analizler yapılmıştır. İlk aşamada, kısıtsız DC OPF modeli üzerinden yük atma yüksek bir ceza ile amaç fonksiyonuna dâhil edilmekte ve iletim hatlarındaki ihlaller yatırım kararlarının uygulandığı ve uygulanmadığı durumlarda gözlemlenmektedir. İkinci aşamada, iletim hat kısıtlı bir OPF oluşturulmuş ve yük atma durumları analiz edilmiştir. Sonuçlar, stokastik optimizasyon sonucunda elde edilen yatırım kararlarının etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The importance of rigorous power system planning is becoming crucial issue with increasing penetration level of renewable energy sources. They result in challenging problems to system planners due to their intermittent nature and the difficulty in accurately anticipating their outputs, in addition to the conventional driving forces of the planning problem. These challenges along with the demand uncertainties lead to a difficult optimization problem. In this thesis, two different stochastic programming approaches that take into account the probabilistic nature of wind energy and electrical load are considered in the context of generation and transmission expansion planning (GEP&TEP) problem. The stochastic programming approach enables the achievement of an optimal outcome by considering all potential possibilities. In this context, the use of a simplified DC grid model and the linearization process of transmission expansion planning are described as a first step to reduce the computational complexity of the problem. In the first approach, the sample average approximation method is used to obtain deterministic equivalent of stochastic optimization problems in a mixed integer linear programming (MILP) framework. The problem is formulated with a large number of independent samples, each small in size, to reduce computational effort. The results are presented by comparing them with investment decisions made using a single large sample size. In the second approach, the risk metric of Conditional Value at Risk (CVaR) is incorporated into the model to enhance the risk management aspect. Expansion decisions are obtained under different risk levels and the impact of using CVaR for risk management in GEP&TEP problem on investment decisions is analyzed. Finally, the optimal power flow (OPF) model is constructed using different uncertainty sets from the samples in the optimization process and analyses are performed to test and examine the effectiveness of the obtained investment decisions. In the first stage, load shedding over the unconstrained DC OPF model is depicted with a high penalty and the violations on transmission lines are observed in the presence and absence of investment decisions. In the second stage, a transmission line constrained OPF is constructed and load shedding cases are analyzed. The results show that the investments obtained as a result of stochastic optimization can be used effectively.
Benzer Tezler
- Rüzgar enerji santralleri entegre edilmiş elektrik şebekelerinde iletim hattı planlaması
Transmission expansion planning in power systems with wind power plants
FARUK UGRANLI
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN KARATEPE
- Coordinated transmission expansion planning with wind power generation and FACTS devices
Rüzgâr enerjisi ve FACTS cihazları ile koordineli iletim hattı planlanması
GÜNEŞ BECERİK MİR
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN KARATEPE
- Akıllı şebekelerde adaptif koruma
Adaptive protection in smart grids
SERHAT ÜNAL ÖZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN TÜRKAY
- Spherical near field antenna measurements
Küresel yakın alan anten ölçümleri
HÜSNÜ DOĞAN KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYİT SENCER KOÇ
- Hava-su iki fazlı akış parametrelerinin deneysel incelenmesi
Investigation of air-water parameters on two phase flow
AHMET BERK KURTULUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDİL ESKİN