Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
TİRYAKİ Hasan
Tez Adı : Modern Kontrol Yöntemlerinin Yük Dağıtım Sistemlerinde Uygulanması

Danışman : Prof. Dr. İlhan KOCAARSLAN

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2013

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. İlhan KOCAARSLAN

Prof. Dr. Sıddık YARMAN

Prof. Dr. Mukden UĞUR

Prof. Dr. Halit PASTACI

Prof. Dr. Erkan İMAL

Modern Kontrol Yöntemlerinin Yük Dağıtım Sistemlerinde Uygulanması
Günümüzde Türkiye enerji üretim ve nakil hatlarının kontrolü için bir milli yük tevzii merkezi ve bu merkeze bağlı bölgesel yük tevzii merkezleri bulunmaktadır. Yük eğrilerinde saniye bazında değişim gözlenirken sistemde birçok gecikme yaşanmakta ve sorunlara sebep olmaktadır. Yaşanan sorunları en aza indirebilmek için elektrik üretim sisteminde santrallerin koordineli bir şekilde çalıştırılması ve bunun için de iyi bir optimizasyon yapılması gerekmektedir.

Ayrıca elektrik üretimi yapılırken atmosfere salınan karbon emisyonu sorunu da çevresel duyarlılığın arttığı günümüzde gittikçe önem kazanmaktadır. Ancak henüz ülkemizde bu konuyla ilgili bir çalışma yapılmamıştır.

Bu tez çalışmasında; enerji nakil hatlarımızın içinde bulunduğu durum göz önüne alınarak yedi adet Doğalgaz Kombine Çevrim Santrali, kırk adet Gaz Türbini Santrali ve 5 adet Fuel-Oil Türbini Santrali barındıran Trakya Yük Tevzii Merkezi modeli çıkartılmış ve bu modelin modern optimizasyon ve kontrol yöntemleri ile kontrolü sağlanmıştır. Söz konusu Doğalgaz Kombine Çevrim Santrallerinde on dört adet ünite, Gaz Türbini Santrallerinde doksan altı adet ünite ve Fuel-Oil Türbini Santrallerinde on adet ünite olmak üzere toplam yüz yirmi adet ünite bulunmaktadır.

Bu kadar çok sayıda birimin birlikte çalıştığı bir sistemde ünite üretim set değerlerinin belirlenmesi büyük bir optimizasyon problemidir. Bu problemi modellemek için karışık tamsayı programlama tekniğinden ve çözüm için de dal-sınır ile kesme düzlemi algoritmalarından yararlanılmıştır. Çeşitliliği arttırabilmek ve daha kullanışlı bir metodoloji oluşturabilmek için gerçek hayatta santraller baz alınırken gerçekleştirilen optimizasyonda üniteler baz alınmıştır. Ayrıca elektrik üretim maliyetlerinin günümüzdeki uygulamalarının yanı sıra karbon emisyonu maliyetlerinin optimizasyonu nasıl etkilediğini gözlemlemek amacıyla Kyoto protokolü nedeniyle yakın gelecekte ülkemizde de uygulanması muhtemel olan karbon emisyonu borsası gibi bir uygulama tasarlanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Optimizasyonu yapılan üretim set değerleri kullanılarak gerçeğe yakın bir ortamda benzetim yapılmış ve modern kontrol ve optimizasyon yöntemlerinin aktif güç-frekans kontrolüne olan etkileri net olarak gözlenebilmiştir. Modellemesi yapılan elektrik üretim santrallerinin ünitelerinde bulunan kontrolörlerin tümü her seferinde aynı tutulmak kaydıyla ilk olarak PI kontrolör ve sırasıyla parametreleri Parçacık Sürüsü Optimizasyonu yöntemi ile optimize edilmiş PI kontrolör (PSO-PI), parametreleri Yapay Arı Kolonisi optimizasyonu yöntemi ile optimize edilmiş PI kontrolör (YAK-PI), PID kontrolör, parametreleri Parçacık Sürüsü Optimizasyonu yöntemi ile optimize edilmiş PID kontrolör (PSO-PID) ve parametreleri Yapay Arı Kolonisi optimizasyonu yöntemi ile optimize edilmiş PID kontrolör (YAK-PID) olmak üzere altı farklı kontrolör kullanılmıştır.

Elde edilen sonuçlar elektrik üretim set değerlerinin optimizasyonu açısından incelendiğinde karbon emisyonu maliyetlerinin de dikkate alınması ile beklenildiği gibi elektrik üretim maliyetlerinin yükseldiği görülmektedir. Bunun yanı sıra atmosfere salınan karbon emisyonu miktarları da önemli ölçüde azalmıştır. Bu sebeple artan çevre kirliliğinin önüne geçebilmek için bu tür uygulamaların hayata geçirilmesi elzemdir.

Aktif güç-frekans kontrolü benzetim sonuçları incelendiğinde elektrik üretim santrallerinin ünite kontrolörleri olarak hızlı bir cevaba ihtiyaç duyulan kontrol sistemlerinde PSO-PID kontrolör, biraz daha yavaş ancak yumuşak geçişlere sahip cevaplara ihtiyaç duyulan kontrol sistemlerinde ise YAK-PID kontrolör kullanılması gerektiği anlaşılmıştır.

Unutulmaması gereken en önemli nokta; bu konuda ne kadar çok çalışma yapılırsa o kadar çok sonuç ve tecrübe edinileceğidir. Bu tez çalışması ile birlikte ülkemizde bu konudaki duyarlılığı arttırabilmek ve ülkemize biraz olsun fayda sağlayabilmek hedefi, kaçınılmaz bir zorunluluktur.

Aralık 2013, 158 sayfa.

Anahtar kelimeler: Yük Tevzii Merkezleri Optimizasyonu, Karbon Emisyonu, Elektrik Üretim Santrallerinin Modellenmesi, Aktif Güç-Frekans Kontrolü, Modern Kontrol ve Optimizasyon Yöntemleri.