Karma Tam Sayılı Doğrusal Olmayan Programlama (MINLP) ile Bir Mikro Şebekenin Optimum Tasarımı ve Uzun Vadeli Elektrik Üretim Planının Oluşturulması

Abstract

Karma tam sayılı doğrusal olmayan programlama (MINLP), enerji şebekelerinin optimum tasarımı ve uzun ya da kısa vadeli enerji üretim planlarının oluşturulması için kullanılabilecek bir optimizasyon yöntemidir. Literatürdeki pek çok yayın, doğrusal olan karma tam sayılı doğrusal programlama metotlarını kullanırken, önemli detayları bünyesinde bulundurabilen MINLP, çözümünün daha zor olmasından dolayı pek tercih edilmemiştir. Ancak, detaylı ve güvenilir karar verme mekanizmalarının oluşturulabilmesi için, MINLP optimizasyon metotlarının kullanılması kritiktir. Mikro şebeke; geleneksel ya da yenilenebilir ya da hibrit enerji kaynakları kullanan dağıtık güç jeneratörlerinden, depolama birimlerinden ve yüklerden oluşan bir çeşit enerji şebekesidir. Bir mikro şebeke, ana şebekeyi desteklemek amacıyla kurulabileceği gibi yalnıza belli bir lokasyonun elektrik talebini karşılamak amaçlı da kurulabilir. Türkiye’nin hem enerji kaynakları yönünden ithalata bağımlı oluşu hem de şebekelerde üretilen elektriğin iletimi sırasında meydana gelen enerji açıklarından dolayı, mikro şebekelerin optimum tasarımı ve uzun vadeli elektrik üretim planlarının oluşturulması son yıllarda elzem hale gelmiştir. Bu çalışmada, yirmi yıllık proje ömrüne sahip bir mikro şebekenin optimum tasarımının yapılması ve uzun vadeli elektrik üretim planının yapılması hedeflenmiştir. Yenilenebilir ve geleneksel kaynaklı 14 adet güç jeneratörü, 1 adet elektrolizör ve 1 adet metanasyon reaktöründen oluşan sentetik doğalgaz üretim sistemi ve 1 adet enerji depolama birimi içeren aday ekipman havuzu oluşturulmuştur. MINLP ile bu havuzdan proje maliyetini minimize edecek kurulum ekipmanları seçilmiş ve seçilen ekipmanlar ile yarım saatlik periyotlarla elektrik üretim planlaması yapılmıştır. Paris Antlaşması’nı imzalayan bazı ülkelerde uygulanmaya başlanan karbondioksit emisyonu vergisi hesaplamalara dahil edilmiştir. Bu verginin eklendiği ve eklenmediği iki durum incelenmiş, optimum ekipman seçimleri ve üretim planlamaları karşılaştırılmıştır.