Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi

Ayşe Selin KOCAMAN (Bilkent Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Bilkent, Ankara, Türkiye)
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi
5 1
Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 53 - 67 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.416461 İndeks Tarihi: 28-12-2020

Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi

Öz:
Fosil yakıtların elektrik üretimindeki payını azaltmak için yenilenebilir enerji kaynakları içeren enerjimodellerine ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak, yenilenebilir enerji kaynakları genellikle düzenli olmayan vearalıklı enerji kaynaklarıdır ve kesin olarak tahmin edilemezler. Alternatif kaynakların ortak kullanımınımümkün kılan hibrid sistemler tasarlamak ve enerji deposu kullanmak, bu kaynakların kullanımıyla ilgiligüçlükleri azaltmak ve hem maliyet hem de güvenilirlik açısından etkin sistemler tasarlamak için kullanılanyöntemlerdendir. Dünyada özellikle büyük ölçekli sistemlerde en yaygın olarak kullanılan depolama biçimi,enerjinin pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerde (PHES) suyun potansiyel enerjisi formundadepolanmasıdır. PHES’ler, sisteme dışarıdan su girişi olması durumunda karışık, olmaması durumunda isesaf sistemler olarak tasarlanabilirler. Bu çalışma, her iki tip PHES sisteminin kaynaklardaki ve taleptekibelirsizlikleri de göz önüne alacak şeklide iki-aşamalı stokastik programlama modelini sunmaktadır. Buçalışma ile literatürde ilk kez, belirli bir elektrik talebini karşılamak için kurulabilecek güneş enerjisi üretimtesisinin ayrı ayrı saf PHES ve karışık PHES ile desteklendiği hibrid sistemler ele alınmış ve sonuçlar şu anhiç PHES sistemi olmayan ve yenilenebilir enerji kaynaklarının yüksek potansiyeline rağmen enerji üretimiyüksek oranda fosil yakıtlara dayanan Türkiye için bir vaka analizi şeklinde sunulmuştur.
Anahtar Kelime:

Optimization of hybrid energy systems with pumped hydro storage- A case study for Turkey

Öz:
There is a need for energy models that include renewable energy sources to reduce the role of fossil fuels in electricity generation. However, renewable energy sources are intermittent and cannot be predicted precisely. Designing hybrid systems that combine alternative resources and energy storage helps reduce the intermittency of renewable sources and result in cost effective and reliable solutions. The most widely used energy storage form in the World is to store the potential energy of water in the pumped hydroelectricity systems (PHES). Pumped hydroelectricity systems can be designed in two types: mixed systems, if there is a natural water inflow to the system and pure systems, if the system is closed to water inflow. In this study, we present two-stage stochastic programming models for both types of PHES, which take into account the uncertainty of resources and electricity demand. For the first time in the literature, we consider the sizing problem of hybrid systems that include solar generation supported by pure and mixed PHES systems separately and present the results for Turkey, which currently does not have any PHES system and highly depends on fossil fuels for electricity generation, despite of the rich renewable energy potential.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Kocaman A.S., Essays on infrastructure design and planning for clean energy systems. 2014.
  • 2. Belfkira R., Zhang L., Barakat G., Optimal sizing study of hybrid wind/PV/diesel power generation unit. Solar Energy, 85 (1), 100-10, 2011.
  • 3. Kaabeche A., Ibtiouen R., Techno-economic optimization of hybrid photovoltaic/wind/diesel/battery generation in a stand-alone power system, Solar Energy, 103, 171-82, 2014.
  • 4. Yang H., Wei Z., Chengzhi L., Optimal design and techno-economic analysis of a hybrid solar–wind power generation system, Applied Energy, 86 (2), 163-169, 2009.
  • 5. Zhao B., Zhang X., Li P., Wang K., Xue M., Wang C., Optimal sizing, operating strategy and operational experience of a stand-alone microgrid on Dongfushan Island, Applied Energy, 113, 1656-1666, 2014.
  • 6. González A., Riba J.R., Rius A., Puig R., Optimal sizing of a hybrid grid-connected photovoltaic and wind power system, Applied Energy, 154, 752-762, 2015.
  • 7. Senjyu T., Hayashi D., Yona A., Urasaki N., Funabashi T., Optimal configuration of power generating systems in isolated island with renewable energy, Renewable Energy, 32 (11), 1917-1933, 2007.
  • 8. Sharafi M., ElMekkawy T.Y., Stochastic optimization of hybrid renewable energy systems using sampling average method, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 1668-1679, 2015.
  • 9. Powell W.B., George A., Simao H., Scott W., Lamont A., Stewart J., Smart: a stochastic multiscale model for the analysis of energy resources, technology, and policy, INFORMS Journal on Computing, 24 (4), 665-682, 2012.
  • 10. Ekren O., Ekren B.Y., Size optimization of a PV/wind hybrid energy conversion system with battery storage using response surface methodology, Applied Energy, 85 (11), 1086-1101, 2008.
  • 11. Ekren O., Ekren B.Y., Size optimization of a PV/wind hybrid energy conversion system with battery storage using simulated annealing, Applied Energy, 87 (2), 592- 598, 2010.
  • 12. Arun P., Banerjee R., Bandyopadhyay S., Optimum sizing of photovoltaic battery systems incorporating uncertainty through design space approach, Solar Energy, 83 (7),1013-1025, 2009.
  • 13. Roy A., Kedare S.B., Bandyopadhyay S., Optimum sizing of wind-battery systems incorporating resource uncertainty, Applied Energy, 87 (8), 2712-2727, 2010.
  • 14. Kuznia L., Zeng B., Centeno G., Miao Z., Stochastic optimization for power system configuration with renewable energy in remote areas, Annals of Operations Research, 210 (1), 411-432, 2013.
  • 15. Kocaman A.S., Abad C., Troy T.J., Huh W.T., Modi V., A stochastic model for a macroscale hybrid renewable energy system, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 688-703, 2016.
  • 16. Kocaman A.S., Modi V., Value of Pumped-Hydro Storage in a Hybrid Energy Generation and Allocation System, Preprint, http://www.optimizationonline.org/DB_HTML/2017/04/5979.html, 2017.
  • 17. Díaz-González F., Sumper A., Gomis-Bellmunt O., Villafáfila-Robles R., A review of energy storage technologies for wind power applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 16 (4), 2154-2171, 2012.
  • 18. Pérez-Díaz J.I., Chazarra M., García-González J., Cavazzini G., Stoppato A., Trends and challenges in the operation of pumped-storage hydropower plants, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 44, 767- 784, 2015.
  • 19. Deane J.P., Gallachóir B.Ó., McKeogh E.J., Technoeconomic review of existing and new pumped hydro energy storage plant, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (4), 1293-1302, 2010.
  • 20. Sertkaya A.A., Saraç M., Omar M.A., Pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin Türkiye için önemi, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 1 (3), 369- 382, 2016.
  • 21. Rehman S., Al-Hadhrami L.M., Alam M.M., Pumped hydro energy storage system: A technological review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 44, 586- 598, 2015.
  • 22. Kapsali M., Anagnostopoulos J.S., Kaldellis J.K., Wind powered pumped-hydro storage systems for remote islands: a complete sensitivity analysis based on economic perspectives, Applied energy, 99, 430-444, 2012.
  • 23. Katsaprakakis D.A., Christakis D.G., Pavlopoylos K., Stamataki S., Dimitrelou I., Stefanakis I., Spanos P., Introduction of a wind powered pumped storage system in the isolated insular power system of Karpathos– Kasos, Applied Energy, 97, 38-48, 2012.
  • 24. Brown P.D., Lopes J.P., Matos M.A., Optimization of pumped storage capacity in an isolated power system with large renewable penetration, IEEE Transactions on Power systems, 23 (2), 523-531, 2008.
  • 25. Ma T., Yang H., Lu L., Peng J., Pumped storage-based standalone photovoltaic power generation system: Modeling and techno-economic optimization, Applied energy, 137, 649-659, 2015.
  • 26. http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir/h_hidrolik_nedir.as px. Erişim Tarihi: 24/2/2017.
  • 27. Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü İlk Etüt Raporları, 2008.
  • 28. H. Energy, “Hybrid renewable and distributed generation system design software.” http://www.homerenergy.com/. Erişim Tarihi:Temmuz 2016.
  • 29. Suri, M., Huld, T., Dunlop, E., Albuisson, M., Lefevre, M. and Wald, L., September. Uncertainties in solar electricity yield prediction from fluctuation of solar radiation. In 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2007.
  • 30. http://www.epdk.org.tr/TR/Dokumanlar/Elektrik/Dagiti mSirketleriProfiller. Erişim Tarihi: Temmuz 2016 31. http://www-01.ibm.com/software/info/ilog/. Erişim Tarihi: Mart 2014.
  • 32. Lempérière F., Dam design and construction, reservoirs and balancing lakes. http://www.hydrocoop.org. Yayın tarihi Temmuz 2012. Erişim Tarihi: Mart 2014.
  • 33. Keller A.A., Sakthivadivel R., Seckler D.W., Water scarcity and the role of storage in development, 39, 2000.
  • 34. OpenEI Transparent Cost Database. Erişim Tarihi: Mart 2014.
  • 35. World Energy Perspective, Cost of Energy Technologies, World Energy, 2013
  • 36. http://www.renewableenergyworld.com/articles/2011/1 2/solar-power-becomes-cheaper-than-diesel-inindia.html. Erişim Tarihi: Nisan 2015.
  • 37. Khan, M.J., Iqbal, M.T., Pre-feasibility study of standalone hybrid energy systems for applications in Newfoundland, Renewable energy, 30 (6), 835-854, 2005.
  • 38. Kumar A., T. Schei, A. Ahenkorah, R. Caceres Rodriguez, J.-M. Devernay, M. Freitas, D. Hall, Å. Killingtveit, Z. Liu, 2011: Hydropower. In IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation [O. Edenhofer, R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, K. Seyboth, P. Matschoss, S. Kadner, T. Zwickel, P. Eickemeier, G. Hansen, S. Schlömer, C. von Stechow (eds)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
  • 39. Førsund F., Hydro Power Economics, International Series in Operations Research and Management Science, 2007.
  • 40. Parida B, Iniyan S, Goic R., A review of solar photovoltaic Technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (3), 1625–36, 2011.
  • 41. http://www.enerjiatlasi.com/hidroelektrik/oymapinarbaraji.html. Erişim Tarihi: 24/2/2017.
  • 42. http://www.enerjiatlasi.com/hidroelektrik/manavgatbaraji.html. Erişim Tarihi: 24/2/2017.
  • 43. http://www.imo.org.tr/resimler/ekutuphane/pdf/17634_ 33_28.pdf . Erişim Tarihi: 24/2/2017.
  • 44. http://insaat.balikesir.edu.tr/dokumanlar/suyapilari/bara jlar.pdf . Erişim Tarihi: 24/2/2017.
APA Kocaman A (2019). Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. , 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
Chicago Kocaman Ayse Selin Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. (2019): 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
MLA Kocaman Ayse Selin Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. , 2019, ss.53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
AMA Kocaman A Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. . 2019; 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
Vancouver Kocaman A Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. . 2019; 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
IEEE Kocaman A "Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi." , ss.53 - 67, 2019. 10.17341/gazimmfd.416461
ISNAD Kocaman, Ayse Selin. "Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi". (2019), 53-67. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416461
APA Kocaman A (2019). Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(1), 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
Chicago Kocaman Ayse Selin Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.1 (2019): 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
MLA Kocaman Ayse Selin Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.1, 2019, ss.53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
AMA Kocaman A Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(1): 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
Vancouver Kocaman A Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(1): 53 - 67. 10.17341/gazimmfd.416461
IEEE Kocaman A "Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.53 - 67, 2019. 10.17341/gazimmfd.416461
ISNAD Kocaman, Ayse Selin. "Pompaj depolamalı hibrid enerji sistemi optimizasyonu -Türkiye için vaka analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/1 (2019), 53-67. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416461
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 16:18

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları