Hidroelektrik santrallerde enerji yönetimi ve optimizasyonu için gerçek zamanlı bir dijital ikiz modeli tasarımı ve uygulaması
Design and application of a real-time digital twin model for energy management and optimisation in hydroelectric power plants
- Tez No: 918772
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL IRMAK, DOÇ. DR. TEVFİK KUTAY ÇELEBİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 161
Özet
Bu çalışmada, hidroelektrik santrallerde enerji yönetimi, operasyonel güvenlik ve verimlilik süreçlerini iyileştirmek amacıyla Türkiye'de bulunan gerçek bir hidroelektrik santraline yönelik dijital ikiz (Dİ) modeli geliştirilmiş ve bu teknolojiye dair yenilikçi bir yöntem ortaya konulmuştur. Bu kapsamda, Dİ teknolojisinin temel kavramları ve uygulama prensipleri detaylıca verildikten sonra santralin temel bileşenleri olan su giriş vanası, türbinler, jeneratörler, trafo koruma rölesi ve hat fideri koruma rölesi için matematiksel modeller ve dijital modeller oluşturulmuştur. Geliştirilen modeller üzerinde gerçekleştirilen performans testleri ve analizler, gerçek sistemde yapılması riskli testlerin Dİ ortamında güvenle uygulanmasını sağlamış; santral davranışları, farklı senaryolar altında başarıyla öngörülmüştür. SCADA sistemi üzerinden elde edilen gerçek zamanlı veriler ile Dİ modelinden üretilen tahmini verilerin karşılaştırılması, modelin doğruluğunu kanıtlamış ve model, sensör arızaları ile diğer bileşenlerdeki hataları tespit etmekte etkili bir araç olarak öne çıkmıştır. Bu sayede, önleyici bakım süreçleri optimize edilmiş, arıza süreleri minimize edilmiş ve santral operasyonlarının güvenilirliği artırılmıştır. Dİ modeli, santralin enerji yönetimi süreçlerinde anlamlı iyileştirmeler sağlayarak enerji üretim verimliliğini artırmış ve bakım maliyetlerini düşürmüştür. Ayrıca, sürdürülebilirlik ve çevre koruma hedeflerine katkı sunacak şekilde enerji üretim süreçlerini daha verimli ve güvenilir hale getirmiştir. Çalışma, Dİ teknolojisinin yalnızca yazılım ortamında değil, gerçek dünyada da etkili bir şekilde uygulanabileceğini göstermekte ve bu teknolojinin gelecekteki enerji sistemlerine entegrasyonuna dair önemli bir referans sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, a digital twin (DT) model was developed and an innovative approach was introduced for a real hydroelectric power plant in Turkey to improve energy management, operational safety, and efficiency processes. Within this scope, after presenting the fundamental concepts and application principles of DT technology in detail, mathematical and digital models were created for the plant's key components, including the water intake valve, turbines, generators, transformer protection relay, and feeder protection relay. Performance tests and analyses conducted on the developed models enabled the safe execution of tests that would be risky in a real system within the DT environment, and plant behaviors were successfully predicted under different scenarios. The comparison of real-time data obtained from the SCADA system with the estimated data produced by the DT model validated the model's accuracy and highlighted its effectiveness as a tool for detecting sensor failures and other component faults. This optimization of preventive maintenance processes minimized downtime and enhanced the reliability of plant operations. The DT model provided significant improvements in the plant's energy management processes, enhancing energy production efficiency and reducing maintenance costs. Furthermore, it made energy production processes more efficient and reliable, contributing to sustainability and environmental protection goals. This study demonstrates that DT technology can be effectively implemented not only in software environments but also in real-world applications, offering a valuable reference for the future integration of this technology into energy systems.
Benzer Tezler
- Contributions to equivalent circuit model parameter estimations of NiMnCo and LiFePO type lithium-ion batteries
NiMnCo ve LiFePO hücre tiplerine ait lityum-iyon bataryaların elektriksel eşdeğer devre parametre tahminine katkılar
MAHMUT KEREM EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Hydro inflow forecasting and virtual power plant pricing in the Turkish electricity market
Hidroelektrik santraller için akım tahmini ve Türkiye elektrik piyasasında sanal hidroelektrik santral fiyatlaması
SEZER ÇABUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFinansal Matematik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE SEVTAP KESTEL
DR. ERKAN KALAYCI
- Sıralı yenilenebilir HES'lerin optimum işletme ve üretim koşullarının belirlenmesi
Determination of the optimal operation and production conditions for cascade renewable hydroelectric power plants
MUSTAFA CEM ÇELİK
Doktora
Türkçe
2014
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ALPAY HEPERKAN
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ALPER ÖZPINAR
- Effect of uncertainty in wind on wind-hydro hybrid system
Rüzgardaki belirsizliğin rüzgar-hidro hibrit sistem üzerindeki etkisi
ONUR GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELÇİN KENTEL ERDOĞAN
- Yukarı Fırat Havzası hidroekonomik modelinin geliştirilmesi ve iklim değişikliği adaptasyon stratejilerinin belirlenmesi
Development of Upper Euphrates Basin hydroeconomic model and determination of climate change adaptation strategies
AYÇA AYTAÇ
Doktora
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMED CİHAT TUNA
DR. MUSTAFA ŞAHİN DOĞAN