Deterministic and stochastic mixed-integer nonlinear programming for optimal design and operation of renewable-energy based microgrids to meet electricity, heat, and gas demands
Elektrik, ısı ve gaz ihtiyaçlarını karşılayacak yenilenebilir enerji esaslı mikro şebekelerin optimum tasarımı ve işletimi için deterministik ve stokastik karma tamsayılı doğrusal olmayan programlama
- Tez No: 881559
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURAK ALAKENT, YRD. DOÇ. DR. ERDAL AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu tez üç bölümden oluşmaktadır. İlk bölüm, elektrik talebini karşılamak için bir mikro şebekenin optimum tasarımı ve işletimi için aday bir havuzdan kurulacak ekipmanı seçmek için yeni bir deterministik tek katmanlı ve çok dönemli karma tamsayılı doğrusal olmayan programlama (KTDOP) modeli önerilmiştir. Ekipman seçimleri, karbondioksit vergilendirmesi ve üst sınır ve ticaret sisteminin uygulanmasına, mevsimsel ve yıllık ortalama rüzgar hızı, hava sıcaklığı ve küresel güneş radyasyonu verilerinin kullanımına ve şebeke modlarına göre karşılaştırılmıştır. İkinci bölümde, elektrik ve gaz taleplerini karşılamak için Güçten-Gaza (GG) sistemi ile çalışacak ekipman seçimi için tek katmanlı deterministik bir KTDOP modeli önerilmiştir. Üçüncü bölümde, elektrik, ısı ve gaz taleplerini karşılamak için iki aşamalı bir stokastik KTDOP model önerilmektedir. Belirsizlik kaynakları, karbondioksit düzenleme politikaları, hava durumu verileri ve doğal gaz ve karbondioksit fiyatlarıdır. Üç vaka çalışması incelenmiştir. İlk durumda model, ekipmanları yalnızca elektrik ve ısı taleplerini karşılamak için seçmiştir. İkinci durumda, GG sistemi ile eşleştirmek için en uygun seçimler belirlenmiştir. Üçüncü durumda, model, sürdürülebilir enerji jeneratörleriyle çalışacak ekipmanları seçmiştir. Son olarak, stokastik ve deterministik modeller arasındaki optimal ekipman seçimlerindeki farklılıklar karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis consists of three parts. The first part suggests a novel deterministic one-layer and multi-period mixed-integer nonlinear programming (MINLP) model to select the equipment to install from a candidate pool for optimal design and scheduling of a microgrid to meet the electricity demand. The equipment selections are compared based on the implementation of carbon dioxide taxing and cap and trade system, utilization of seasonal and yearly average data of wind speed, air temperature, and global solar radiation, and grid modes. In the second part, a one-layer deterministic MINLP model is proposed for the equipment selection to be operated with a Power-to-Gas (PTG) system to meet the electricity and gas demands. The effects of carbon dioxide taxes and natural gas prices on equipment selections for a PTG-integrated microgrid are investigated. The third part proposes a two-stage stochastic MINLP model to meet the electricity, heat, and gas demands. Uncertainty sources are carbon dioxide regulation policies, weather data, and prices of natural gas and carbon dioxide. Three case studies are investigated. In the first case, the model selects the equipment for meeting the electricity and heat demands only. In the second case, the optimal selections are determined to couple with the PTG system. In the third case, the model chooses the equipment to run with sustainable energy generators. Finally, the differences in the optimal equipment selections between stochastic and deterministic models are compared.
Benzer Tezler
- Paralel istasyonlu çok amaçlı demontaj hattı dengeleme problemi
Multi-objective disassembly line balancing problem with parallel stations
AYYÜCE AYDEMİR KARADAĞ
Doktora
Türkçe
2012
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN TÜRKBEY
- Development of control strategies in smart microgrids
Akıllı mikro-şebekelerde kontrol stratejilerinin geliştirilmesi
YELİZ YOLDAŞ
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÖNEN
- Şehiriçi ulaşım ağlarının armoni araştırması optimizasyon tekniği ile tasarımı
Design of the urban transportation networks using harmony search optimization technique
HÜSEYİN CEYLAN
Doktora
Türkçe
2009
UlaşımPamukkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM CEYLAN
- Lot sizing with nonlinear production cost functions
Doğrusal olmayan üretim maliyeti fonksiyonları olan kafile büyüklüğü problemi
ESRA KOCA
Doktora
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANDE YAMAN PATERNOTTE
PROF. DR. MEHMET SELİM AKTÜRK
- A Simulated annealing algorithm for mixed integer non linear global optimization
Karışık tamsayılı doğrusal olmayan problemlerin global eniyilemesi için tavlama benzetimi algoritması
DİLEK ŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR AKMAN