Optimal sizing of hybrid microgrids with consideration of global warming effects: A MARS and GRG approach
Küresel ısınma etkilerinin dikkate alındığı hibrit mikro şebekelerin optimal boyutlandırılması: Bir MARS ve GRG yaklaşimi
- Tez No: 866082
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ONUR TAYLAN, PROF. DR. GERHARD WIYHELM WEBER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Matematik, Energy, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü'nde yapılan bu çalışma, 2026'dan 2050'ye kadar olan yük ve güç taleplerini, IPCC'nin Altıncı Deg ̆erlendirme Raporu'ndan bölgesel küresel ısınma tahminlerini, en uygun mikroşebeke sistem tasarımına entegre ederek projelendirmektedir. Çok Değişkenli Adaptif Regresyon Eğrileri (MARS) metodu kullanılarak saatlik yük, rüzgar hızı ve güneş ışınımı tahmin edilmekte, bu da güneş ̧ panelleri ve rüzgar türbinlerinden potansiyel elektrik üretiminin doğru bir şekilde hesaplanmasını kolaylaştırmaktadır. Bu yenilenebilir kaynakların farklı kombinasyonları, pil depolama ile birlikte, Genelleştirilmiş, Azaltılmış Gradyan (GRG) metodu aracılığıyla optimize edilmektedir. Genel amaç, yenilenebilir enerji oranını (Fres) mümkün oldukça %60'ta tutarken, Ortalama Ağırlıklı Enerji Maliyetini (waCOE) en aza indirmektir. Analizden elde edilen istatistiksel içgörüler, küresel ısınmadan dolayı artan bir elektrik talebi eğilimi ortaya koymakta, 2026'da 6,367 MWh'den 2050'de 6,605 MWh'ye yükselmektedir. Küresel ısınma senaryoları altında rüzgar enerjisinin yaklaşık %21.9 oranında azalması beklenirken, güneş enerjisi hafif bir artış ̧ göstererek, iklim değişikliğinin bu enerji kaynakları üzerindeki farklı etkilerine işaret etmektedir. Hibrit mikroşebeke konfigürasyonunun (WT+PV+BESS) diğer senaryolar karşısındaki güvenliği ve ekonomik verimlilik elde etmedeki kritik rolünü sergilemektedir. Özellikle küresel ısınmanın yaşandığı durumda, bu konfigürasyonlar waCOE'yi etkili bir şekilde yönetmekte ve 2039 için 0,188 Euro/kWh'ye önemli bir düşüş sağlamakta ve 2050 için düşük 0,236 Euro/kWh seviyesini korumaktadır. Tüm senaryolar için şebeke tarifesi 0,175 Euro/kWh'dir. Bu, çevresel değişikliklere uyum sağlarken sürdürülebilir ve maliyet etkin enerji tedariklerini garanti altına alan kapsamlı, entegre yenilenebilir sistemlerin gelecekteki enerji çözümleri için zorunlu olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study from the METU North Cyprus Campus projects load and power demands spanning from 2026 to 2050, integrating regional global warming forecasts from the IPCC's Sixth Assessment Report into the design of an optimal microgrid system. Using the Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) method, hourly load, wind speed, and solar irradiance are forecasted, facilitating accurate estimations of the potential electricity generation from solar PV and wind turbines. Different com- binations of these renewable sources, augmented with battery storage, are optimized through the Generalized Reduced Gradient (GRG) method. The overarching aim is to minimize the Weighted Average Cost of Energy (waCOE) while upholding a specific renewable energy fraction (Fres) of 60% where possible. Statistical insights from the analysis reveal a rising trend in electricity demand due to global warming, escalating from 6,367 MWh in 2026 to 6,605 MWh by 2050. Wind power is expected to de- crease by approximately 21.9% under global warming scenarios, while solar power exhibits a slight increase, hinting at the varying impacts of climate change on these en- ergy sources. The optimization of hybrid microgrid configurations (WT+PV+BESS)across scenarios showcases their critical role in achieving energy security and eco- nomic efficiency. Notably, in the face of global warming, these configurations effec- tively manage waCOE, with a significant reduction to 0.188 Euros/kWh for 2039 and maintaining a low 0.236 Euros/kWh for 2050. The network tariff is 0.175 Euros/kWh for all scenarios. This indicates that comprehensive, integrated renewable systems are imperative for future energy solutions, adapting to environmental changes while ensuring sustainable and cost-effective energy supplies.
Benzer Tezler
- Effects of short and long term storage systems on size determination of renewable energy systems in micro-grids
Mikro-şebekelerdeki yenilenebilir enerji sistemlerinin boyutlandırmasında kisa ve uzun vadeli enerji depolama istemlerinin etkisi
LOİY AL-GHUSSAİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiSürdürülebilir Enerji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ Onur TAYLAN
- Şebekeden bağımsız hibrit enerji sisteminin tekno-ekonomik açıdan incelenmesi ve optimizasyonu
Techno-economic investigation and optimization of the standalone hybrid energy system
AYKUT FATİH GÜVEN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN YÖRÜKEREN
- Bir akıllı mikro şebekenin çok amaçlı hibrit meta sezgisel algoritmayla optimizasyonu
Optimization of multiobjective hybrid meta heuristic algorithms on a smart microgrid
TUBA TANYILDIZI AĞIR
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER AYDOĞMUŞ
DOÇ. DR. BİLAL ALATAŞ
- Şebekeye bağlı hibrit yenilenebilir enerji sistemlerinin tasarımı ve optimizasyonu üzerine bir model önerisi ve uygulaması
A model proposal for design and optimization of grid-connected hybrid renewable energy systems and its application
OZAN ÇAPRAZ
Doktora
Türkçe
2020
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AŞKINER GÜNGÖR
PROF. DR. AYSUN SAĞBAŞ
- Dengesiz dağıtım sisteminde dağıtık üretimin optimal yerleşimi ve boyutlandırılması
Optimal allocation and sizing of distributed generation in the unbalanced distribution system
SALMAN AHMED NUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK EMİROĞLU