Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model

Dengiz, Berna; KARAOGLAN, Ismail; ÇAKIR ERDENER, BURÇIN; Yurtsever, Ayşenur

Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model

Ayşenur YURTSEVER, (Başkent Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Berna DENGİZ, (Başkent Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

BURÇIN ÇAKIR ERDENER, (Başkent Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

İsmail KARAOĞLAN (Konya Teknik Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Konya, Türkiye)

Journal of the Turkish Operations Management (JTOM)

6 3

Yıl: 2022 Cilt: 6 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 1134 - 1152 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 06-01-2023

Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model

Öz:

Hızlı gelişen teknolojiye, dünya nüfusunun artmasına ve elektrifikasyon çalışmalarına bağlı olarak elektrik enerjisine olan talep artış göstermektedir. Mevcut elektrik şebekesi ile yeni açılan yerleşim ve sanayi bölgelerinin ihtiyacı olan enerji gereksiniminin sağlanması, elektrik dağıtımından sorumlu kurumların karşılaştığı temel zorluklardan biridir. Bu zorlukla başa çıkabilmek için uygun yatırım planıyla şebekenin düzenli olarak genişletilmesi ve kapasitesinin arttırılması gerekir. Burada en uygun yatırım planının bulunması stratejik bir tasarım problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Tasarlanan dağıtım şebekelerinin artan talebi karşılamasının yanı sıra güvenilir, maliyet etkin ve temiz enerji kullanan şebekeler olması da beklenmektedir. Bu amaçlara ulaşabilmek için şebekelerin dağıtık üretim yapısında planlanması son yıllarda ön plana çıkmaktadır. Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi (DNEP_DG), mevcut şebekenin güçlendirilmesini ya da hat, trafo merkezi, dağıtık üretim kaynağı gibi yeni şebeke bileşenlerinin eklenmesini içerir. Dağıtım sistemlerinde en sık kullanılan şebeke yapısı, ağaç yapısındaki radyal şebekelerdir. Dağıtım şebekeleri dağıtık üretim kaynağı dikkate alınarak genişletildiğinde radyal yapının sağlanması ek kısıtlar gerektirmekte olup problemi zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, DNEP_DG’de radyal yapının sağlanması için yayılan ağaç alt tur eleme kısıtlarına dayalı yeni bir formülasyon önerilmiştir. Yatırım, bakım, üretim ve emisyon maliyetlerini en küçükleyen çok dönemli genişleme planının bulunması için karma-tamsayılı matematiksel bir model geliştirilmiştir. Bu çalışmada önerilen radyallik kısıtlarını içeren model ile literatürdeki kısıt yapısını içeren modelden daha kısa sürede sonuca ulaşıldığı gösterilmiştir.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Ackermann T., Andersson G. ve Söder L. (2001). Distributed generations: a definition. Electric Power Systems Research, 57, 195-204. doi: https://doi.org/10.1016/S0378-7796(01)00101-8
Alotaibi, M. A. ve Salama, M. M. (2018). An Incentive-Based Multistage Expansion Planning Model for Smart Distribution Systems. IEEE Transactions on Power Systems, 33(5), 5469-5485. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2018.2805322
Asensio, M., de Quevedo, P. M., Muñoz-Delgado, G. ve Contreras, J. (2018). Joint distribution network and renewable energy expansion planning considering demand response and energy storage—Part I: Stochastic programming model. IEEE Transactions on Smart Grid, 9(2), 655-666. doi: https://doi.org/10.1109/TSG.2016.2560339
Bagheri, A., Monsef, H. ve Lesani, H. (2015a). An approach for distribution network expansion planning considering reliability issues. In 2015 30th International Power System Conference, 309-317. doi: https://doi.org/10.1109/IPSC.2015.7827765
Bagheri, A., Monsef, H. ve Lesani, H. (2015b). Comprehensive distribution network expansion plannig: A dynamic approach. 20th Conference on Electrical Power Distribution Networks Conference, 156-165. doi: https://doi.org/10.1109/EPDC.2015.7330489
Bagheri, A., Monsef, H., & Lesani, H. (2015c). Renewable power generation employed in an integrated dynamic distribution network expansion planning. Electric Power Systems Research, 127, 280-296. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2015.06.004
Ball, M. O., Magnanti, T. L., Monma, C. L., and Nemhauser, G. L. (1995). Network Models, Handbooks in OR and MS, Vol. 7, North-Holland, Amsterdam. Erişim adresi: https://www.sciencedirect.com/handbook/handbooks- in-operations-research-and-management-science/vol/7/suppl/C.htm
Çevik, O., Karaca, S. S., & Özkan, M. (2011). En küçük yayılma modeli ile İç Anadolu Bölgesinde bir kargo firmasının dağıtım güzergâhının belirlenmesi. Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi Sosyal ve Ekonomik Araştırmalar Dergisi, 2011(2), 1-9. Erişim adresi: https://dergipark.org.tr/tr/pub/kmusekad/issue/10215/125548
Enerdata. (2021). World Energy & Climate Statistics – Yearbook 2021. Erişim adresi: https://yearbook.enerdata.net/electricity/electricity-domestic-consumption-data.html.
Gholizadeh-Roshanagh, R., Najafi-Ravadanegh, S. ve Hosseinian, S. H. (2016). A framework for optimal coordinated primary-secondary planning of distribution systems considering MV distributed generation. IEEE Transactions on Smart Grid, 9(2), 1408-1415. doi: https://doi.org/10.1109/TSG.2016.2590425
Haffner, S., Pereira, L. F. A., Pereira, L. A. ve Barreto, L. S. (2008). Multistage model for distribution expansion planning with distributed generation—Part I: Problem formulation. IEEE Transactions on Power Delivery, 23(2), 915-923. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2008.917916
Hemmati, R., Hooshmand, R. A. ve Taheri, N. (2015). Distribution network expansion planning and DG placement in the presence of uncertainties. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 73, 665-673.doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2015.05.024
Huang, Y., Alvehag, K. ve Söder, L. (2014). Distribution network expansion planning considering distributed generation using probabilistic voltage constraints. In 2014 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/PMAPS.2014.6960581
Jahromi, M. E., Ehsan, M. ve Meyabadi, A. F. (2012). A dynamic fuzzy interactive approach for DG expansion planning. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 43(1), 1094-1105. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2012.06.017
Kabirifar, M., Fotuhi-Firuzabad, M., Moeini-Aghtaie, M. ve Pourghaderia, N. (2019). Joint Distributed Generation and Active Distribution Network Expansion Planning Considering Active Management of Network. 27th Iranian Conference on Electrical Engineering, 702-708. doi: https://doi.org/10.1109/IranianCEE.2019.8786665
Kanwar, N., Gupta, N., Niazi, K. R., Swarnkar, A. ve Bansal, R. C. (2017). Simultaneous allocation of distributed energy resource using improved particle swarm optimization. Applied energy, 185, 1684-1693. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.01.093
Karimi-Arpanahi, S., Jooshaki, M., Moeini-Aghtaei, M., Abbaspour, A. ve Fotuhi-Firuzabad, M. (2019). A Flexibility-Oriented Model for Distribution System Expansion Planning Studies. In 2019 27th Iranian Conference on Electrical Engineering, 737-741. doi: https://doi.org/10.1109/IranianCEE.2019.8786398
Kersting, W. H. (1991). Radial distribution test feeders. IEEE Transactions on Power Systems, 6(3), 975-985. doi: https://doi.org/10.1109/59.119237.
Koutsoukis, N. C., Georgilakis, P. S. ve Hatziargyriou, N. D. (2017). Multistage coordinated planning of active distribution networks. IEEE Transactions on Power Systems, 33(1), 32-44. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2017.2699696
Lima, T. D., Tabares, A., Arias, N. B., & Franco, J. F. (2021). Investment & generation costs vs CO2 emissions in the distribution system expansion planning: A multi-objective stochastic programming approach. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 131, 106925. doi: https://doi.org/10.1016/J.IJEPES.2021.106925
Malee, R. K., Jain, P., Gupta, P. P., ve Dharampal, S. S. (2016). Distribution system expansion planning incorporating distributed generation. In 2016 IEEE 7th Power India International Conference, 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/POWERI.2016.8077273
Muñoz-Delgado, G., Contreras, J. ve Arroyo, J. M. (2015). Joint expansion planning of distributed generation and distribution networks. IEEE Transactions on Power Systems, 30(5), 2579-2590. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2014.2364960
Prakash, K., Lallu, A., Islam, F. R., ve Mamun, K. A. (2016). Review of power system distribution network architecture. In 2016 3rd Asia-Pacific World Congress on Computer Science and Engineering, 124-130. doi: https://doi.org/10.1109/APWC-on-CSE.2016.030
Santos, S. F., Fitiwi, D. Z., Shafie-khah, M., Bizuayehu, A. W. ve Catalão, J. P. S. (2017). Optimal sizing and placement of smart-grid-enabling technologies for maximizing renewable integration. In Smart Energy Grid Engineering, 47-81. doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-805343-0.00003-6
Seta, F. D. S., de Oliveira, L. W. ve de Oliveira, E. J. (2020). Distribution System Planning with Representation of Uncertainties Based on Interval Analysis. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 31(2), 494- 510. doi: https://doi.org/10.1007/s40313-020-00573-0
SHURA (2020). 2030 Yılına Doğru Türkiye’nin Optimum Elektrik Üretim Kapasitesi. Erişim adresi: https://www.shura.org.tr/wp-content/uploads/2020/09/rapor_TR_web_.pdf
Siahi, M., Porkar, S., Abbaspour-Tehrani-fard, A., Poure, P. ve Saadate, S. (2010). Competitive distribution system planning model integration of DG, interruptible load and voltage regulator devices. Iranian Journal of Science and Technology, 34(B6), 619. Erişim adresi: https://ijste.shirazu.ac.ir/article_829.html
Soroudi, A., Ehsan, M. ve Zareipour, H. (2011). A practical eco-environmental distribution network planning model including fuel cells and non-renewable distributed energy resources. Renewable energy, 36(1), 179-188. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2010.06.019
Sun, K., Liu, Y., He, D., Wang, H., Wang, L. ve Sun, Z. (2018). Coordinated Planning of Distributed Generation and Distribution Networking Considering Network Reconfiguration. In 2018 International Conference on Power System Technology, 2227-2232. doi: https://doi.org/10.1109/POWERCON.2018.8601935
Sun, Q., Wu, Z., Gu, W., Zhu, T., Zhong, L., & Gao, T. (2021). Flexible expansion planning of distribution system integrating multiple renewable energy sources: An approximate dynamic programming approach. Energy, 226, 120367. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120367
TAŞ (2018). Türkiye Akıllı Şebekeler 2023 Vizyon ve Strateji Belirleme Projesi Raporu. Erişim adresi: http://www.elder.org.tr/Content/yayinlar/TAS%20TR.pdf .
Theo, W. L., Lim, J. S., Ho, W. S., Hashim, H. ve Lee, C. T. (2017). Review of distributed generation (DG) system planning and optimisation techniques: Comparison of numerical and mathematical modelling methods. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 67, 531-573. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.063
Ugranlı, F. (2019). Analysis of renewable generation’s integration using multi-objective fashion for multistage distribution network expansion planning. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 106, 301- 310. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2018.10.002
Wu, Z., Liu, Y., Gu, W., Zhou, J., Li, J. ve Liu, P. (2018). Decomposition method for coordinated planning of distributed generation and distribution network. IET Generation, Transmission & Distribution, 12(20), 4482-4491. doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.2050
Xing, H., Cheng, H., Zhang, L., Zhang, S. ve Zhang, Y. (2015). Second-order cone model for active distribution network expansion planning. In 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting, 1-5. doi: https://doi.org/10.1109/PESGM.2015.7286204

APA	Yurtsever A, Dengiz B, ÇAKIR ERDENER B, KARAOGLAN I (2022). Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. , 1134 - 1152.
Chicago	Yurtsever Ayşenur,Dengiz Berna,ÇAKIR ERDENER BURÇIN,KARAOGLAN Ismail Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. (2022): 1134 - 1152.
MLA	Yurtsever Ayşenur,Dengiz Berna,ÇAKIR ERDENER BURÇIN,KARAOGLAN Ismail Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. , 2022, ss.1134 - 1152.
AMA	Yurtsever A,Dengiz B,ÇAKIR ERDENER B,KARAOGLAN I Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. . 2022; 1134 - 1152.
Vancouver	Yurtsever A,Dengiz B,ÇAKIR ERDENER B,KARAOGLAN I Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. . 2022; 1134 - 1152.
IEEE	Yurtsever A,Dengiz B,ÇAKIR ERDENER B,KARAOGLAN I "Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model." , ss.1134 - 1152, 2022.
ISNAD	Yurtsever, Ayşenur vd. "Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model". (2022), 1134-1152.

APA	Yurtsever A, Dengiz B, ÇAKIR ERDENER B, KARAOGLAN I (2022). Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM), 6(1), 1134 - 1152.
Chicago	Yurtsever Ayşenur,Dengiz Berna,ÇAKIR ERDENER BURÇIN,KARAOGLAN Ismail Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM) 6, no.1 (2022): 1134 - 1152.
MLA	Yurtsever Ayşenur,Dengiz Berna,ÇAKIR ERDENER BURÇIN,KARAOGLAN Ismail Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM), vol.6, no.1, 2022, ss.1134 - 1152.
AMA	Yurtsever A,Dengiz B,ÇAKIR ERDENER B,KARAOGLAN I Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM). 2022; 6(1): 1134 - 1152.
Vancouver	Yurtsever A,Dengiz B,ÇAKIR ERDENER B,KARAOGLAN I Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model. Journal of the Turkish Operations Management (JTOM). 2022; 6(1): 1134 - 1152.
IEEE	Yurtsever A,Dengiz B,ÇAKIR ERDENER B,KARAOGLAN I "Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model." Journal of the Turkish Operations Management (JTOM), 6, ss.1134 - 1152, 2022.
ISNAD	Yurtsever, Ayşenur vd. "Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model". Journal of the Turkish Operations Management (JTOM) 6/1 (2022), 1134-1152.