Üretim sistemlerinde valf-nokta etkili konveks olmayan dinamik ekonomik yük dağıtımı
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Belgin Türkay
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Desteklendiği Program: Öğretim Üyesi Yetiştirme Programı (ÖYP)
Özet:
Teknolojinin elektrik
mühendisliğine sağladığı en büyük getirilerinden biri de dünya üzerinde enerji
tüketimi artışıdır. Elektrikli aletlerin sayısında ve kullanım süresinde artışlar
yaşandığı gibi daha ileri teknoloji sağlayabilmesi amacıyla tükettiği güçte de artışa
gidilmiştir. Bu artışlar ve yazılım sistemlerinin daha çok tercih edilir hale
gelmesi fazladan enerji ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Enerji ihtiyacındaki
artış elektrik enerjisi üretim sistemlerinin yeterliliğini gün geçtikçe
zorlamakta ve bizim daha fazla sayıda ve daha nitelikli elektrik enerjisi üretim santralleri kurmamızı
gerektirmektedir. Üretilen elektrik enerjisi miktarındaki artışla birlikte
üretimde optimizasyon işlemlerinden biri olan ekonomik yük dağıtımı da daha
önemli bir hale gelmişir.
Ekonomik yük dağıtımı,
üretim sisteminde kullanılan tüm generatörlerin yakıt-güç eğrilerinin
toplamından oluşturulan maliyet kullanarak talep edilen enerjiyi minimum yakıt
maliyetiyle karşılayabilmek için hangi generatörün ne kadar yükleneceğinin
hesaplanmasıdır. Generatörler arasında ekonomik yük dağıtımı yapılmasıyla aynı
miktardaki enerji, ekonomik yük dağıtımı yapılmayan tesislere göre daha düşük
yakıt maliyetiyle elde edilir.
Güç sistemlerinden
tüketiciler tarafından talep edilen elektrik enerjisi miktarının gün
içersindeki belirli zaman periyotlarında farklılık göstermesi ekonomik yük
dağıtım problemlerininin yetersiz kalmasına sebep olmuştur. Değişen talep güç
değerlerine göre hangi zaman periyodunda, hangi generatörlerin ne kadar çıkış gücünde
üretim yapacağının belirlenmesi amacıyla dinamik ekonomik yük dağtım
problemleri oluşturulmuştur.
Günümüzde talep edilen
enerjinin büyük miktarı fosil yakıt kullanan üretim tesislerince
karşılanmaktadır. Bu da üretimin gerçekleştirildiği bölgede çevre kirliliği
artışına sebep olmaktadır. Ekonomik yük dağıtımına ek olarak çevreye salınan
gaz emisyonunu en aza indirmek amacıyla çevresel yük dağıtımı da
gerçekleştirilebilir.
Bu çalışmada ekonomik yük
dağıtımı problemleri, matematiksel ifadeleri ve bu amaçla kullanılan
optimizasyon metotları açıklanmış ve uygulama örneklerine yer verilmiştir.
Uygulamalarda sezgisel optimizasyon metotlarından olan Genetik Algoritma (GA), Parçacık
Sürü Optimizasyonu (PSO) ve Tabu Araştırma Algoritması (TAA) kullanılmıştır. Tüm
bu algoritmalar MATLAB kodu yazılarak oluşturulmuş ve toolbox veya hazır kod
kullanılmamıştır. Oluşturulan bu algoritmalar aracılığıyla 3 üniteli test
sistemi, 5 üniteli test sistemi ve 10 üniteli test sistemi üzerinde iletim
kayıplarının dahil edildiği dinamik ekonomik yük dağıtımları gerçekleştirilmiştir.
5 üniteli test sistemi ve 10 üniteli test sistemi üzerinde dinamik ekonomik yük
dağıtımı sağlanırken valf-nokta etkisi dikkate alınmıştır. 3 üniteli test
sistemi için verilen datalarda valf-nokta etkisi katsayıları (
GA, PSO ve TAA metotlarıyla
yapılan dinamik ekonomik yük dağıtım işlemi sonucu elde edilen minimum yakıt maliyetleri ve
iletim kayıpları geçmişte yapılan çalışmalarda bulunan sonuçlarla kıyaslanmıştır.
Bu çalışmada kullanılan her üç algoritmanın da literatürdekilerden daha optimal
sonuçlar vermesi algoritmaların doğru olduğunu ve güç sistemlerine
uygulanabilir olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada kullanılan algoritmalar kendi arasında
değerlendirildiğinde ise PSO algoritmasının en optimal sonucu verdiği
görülmüştür.