Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santrallerinin Varlığında Birim Taahhüt Probleminin İncelenmesi: Kahramanmaraş Örneği

Yıl 2022, Cilt: 8 Sayı: 1, 110 - 121, 30.04.2022

Fatma Avli Fırış İsrafil Karadöl Mustafa Şekkeli

Öz

Bu çalışmada birim taahhüt problemi, gerçek bir elektrik dağıtım şebekesinin DIgSILENT PowerFactory (PF) programında oluşturulmuş şebeke modeli üzerinde incelenmiştir. Bu kapsamda, PF programında kullanılan birim taahhüt problemi matematiksel formülasyonun deterministik yaklaşımı tanıtılmıştır. Kahramanmaraş ilinin elektrik dağıtım şebekesi PF üzerinde modellenmiş ve bu modellemeye pompaj depolamalı hidroelektrik santrali (PDHES) entegre edilmiştir. PDHES’in çalışma mantığı, elektrik enerjisi fiyatlarındaki değişikliklere göre enerji depolama ya da enerji satma işlemi yapacak şekilde kullanılabilmesine dayanmaktadır. Bu model ile santralin şebekedeki tüketicilerin pik yük taleplerini karşılaması beklenirken, elektrik piyasalarındaki fiyat değişimlerinden de yararlanılarak ekonomik kazanç sağlanması hedeflenmiştir. Bu hedefler doğrultusunda yürütülen modelleme ve analiz çalışmaları, yüksek gücü etkin kullanan enerji depolama teknolojilerinin hem teknik hem de ekonomik açıdan faydalı olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Birim taahhüt, elektrik dağıtım, şebeke, PF, PDHES

Kaynakça

• [1] I. de la Parra, J. Marcos, M. García, and L. Marroyo, “Control strategies to use the minimum energy storage requirement for PV power ramp-rate control,” Sol. Energy, vol. 111, pp. 332–343, 2015, doi: 10.1016/j.solener.2014.10.038.
• [2] W. S. W. Abdullah, M. Osman, M. Z. A. A. Kadir, and R. Verayiah, “Battery energy storage system (BESS) design for peak demand reduction, energy arbitrage and grid ancillary services,” Int. J. Power Electron. Drive Syst., vol. 11, no. 1, pp. 398–408, 2020, doi: 10.11591/ijpeds.v11.i1.pp398-408.
• [3] C. K. Das, O. Bass, G. Kothapalli, T. S. Mahmoud, and D. Habibi, “Overview of energy storage systems in distribution networks: Placement, sizing, operation, and power quality,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 91, no. November 2016, pp. 1205–1230, 2018, doi: 10.1016/j.rser.2018.03.068.
• [4] E. A. Bakirtzis, C. K. Simoglou, P. N. Biskas, and A. G. Bakirtzis, “Storage management by rolling stochastic unit commitment for high renewable energy penetration,” Electr. Power Syst. Res., vol. 158, pp. 240–249, 2018, doi: 10.1016/j.epsr.2017.12.025.
• [5] H. Merdanoğlu, E. Yakıcı, O. T. Doğan, S. Duran, and M. Karatas, “Finding optimal schedules in a home energy management system,” Electr. Power Syst. Res., vol. 182, no. January 2019, p. 106229, 2020, doi: 10.1016/j.epsr.2020.106229.
• [6] H. Y. Yamin, “Review on methods of generation scheduling in electric power systems,” Electr. Power Syst. Res., vol. 69, no. 2–3, pp. 227–248, 2004, doi: 10.1016/j.epsr.2003.10.002.
• [7] A. Bhardwaj, V. K. Kamboj, V. K. Shukla, B. Singh, and P. Khurana, “Unit commitment in electrical power system - A literature review,” 2012 IEEE Int. Power Eng. Optim. Conf. PEOCO 2012 - Conf. Proc., no. June, pp. 275–280, 2012, doi: 10.1109/PEOCO.2012.6230874.
• [8] M. S. S. Pinto, V. Miranda, and O. R. Saavedra, “Risk and unit commitment decisions in scenarios of wind power uncertainty,” Renew. Energy, vol. 97, pp. 550–558, 2016, doi: 10.1016/j.renene.2016.05.037.
• [9] S. Y. Abujarad, M. W. Mustafa, and J. J. Jamian, “Recent approaches of unit commitment in the presence of intermittent renewable energy resources: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 70. Elsevier Ltd, pp. 215–223, Apr. 01, 2017, doi: 10.1016/j.rser.2016.11.246.
• [10] C. A. Li, R. B. Johnson, and A. J. Svoboda, “A new unit commitment method,” IEEE Power Eng. Rev., vol. 17, no. 2, p. 50, 1997.
• [11] H. Dai, N. Zhang, and W. Su, “A Literature Review of Stochastic Programming and Unit Commitment,” J. Power Energy Eng., vol. 03, no. 04, pp. 206–214, 2015, doi: 10.4236/jpee.2015.34029.
• [12] I. Abdou and M. Tkiouat, “Unit commitment problem in electrical power system: A literature review,” Int. J. Electr. Comput. Eng., vol. 8, no. 3, pp. 1357–1372, Jun. 2018, doi: 10.11591/ijece.v8i3.pp1357-1372.
• [13] G. Morales-España, J. M. Latorre, and A. Ramos, “Tight and compact MILP formulation for the thermal unit commitment problem,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 28, no. 4, pp. 4897–4908, 2013, doi: 10.1109/TPWRS.2013.2251373.
• [14] H. Pandzic, Y. Dvorkin, T. Qiu, Y. Wang, and D. S. Kirschen, “Toward Cost-Efficient and Reliable Unit Commitment under Uncertainty,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 31, no. 2, pp. 970–982, 2016, doi: 10.1109/TPWRS.2015.2434848.
• [15] T. Schulze and K. McKinnon, “The value of stochastic programming in day-ahead and intra-day generation unit commitment,” Energy, vol. 101, pp. 592–605, 2016, doi: 10.1016/j.energy.2016.01.090.
• [16] L. Yang, C. Zhang, J. Jian, K. Meng, Y. Xu, and Z. Dong, “A novel projected two-binary-variable formulation for unit commitment in power systems,” Appl. Energy, vol. 187, pp. 732–745, 2017, doi: 10.1016/j.apenergy.2016.11.096.
• [17] W. Hickman, A. Muzhikyan, and A. M. Farid, “The synergistic role of renewable energy integration into the unit commitment of the energy water nexus,” Renew. Energy, vol. 108, pp. 220–229, 2017, doi: 10.1016/j.renene.2017.02.063.
• [18] I. N. Sam’on, Z. M. Yasin, and Z. Zakaria, “Ant Lion Optimizer for solving unit commitment problem in smart grid system,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 8, no. 1, pp. 129–136, 2017, doi: 10.11591/ijeecs.v8.i1.pp129-136.
• [19] S. Siva Sakthi, R. K. Santhi, N. Murali Krishnan, S. Ganesan, and S. Subramanian, “Wind Integrated Thermal Unit Commitment Solution using Grey Wolf Optimizer,” Int. J. Electr. Comput. Eng., vol. 7, no. 5, pp. 2309–2320, 2017, doi: 10.11591/ijece.v7i5.pp2309-2320.
• [20] F. Gonzalez-Longatt and J. Rueda, PowerFactory Applications for Power System Analysis. 2014.
• [21] M. F. Anjos and A. J. Conejo, “Unit Commitment in Electric Energy Systems,” Found. Trends® Electr. Energy Syst., vol. 1, no. 4, pp. 220–310, 2017, doi: 10.1561/3100000014.
• [22] A. Viana and J. P. Pedroso, “A new MILP-based approach for unit commitment in power production planning,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 44, no. 1, pp. 997–1005, 2013, doi: 10.1016/j.ijepes.2012.08.046.
• [23] L. L. Garver, “Power Generation Scheduling by Integer Programming–Development of Theory,” Trans. Am. Inst. Electr. Eng. Part III Power Appar. Syst., vol. 81, no. 3, pp. 730–734, 1962, doi: 10.1109/AIEEPAS.1962.4501405.
• [24] G. Morales-Espana, A. Ramos, and J. Garcia-Gonzalez, “An MIP formulation for joint market-clearing of energy and reserves based on ramp scheduling,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 29, no. 1, pp. 476–488, 2014, doi: 10.1109/TPWRS.2013.2259601.
• [25] M. Saygılı and S. S. Tezcan, “Enerji İletim Hattı Koruma Modellemesi ve Analizi ile Ankara Bölge Uygulaması,” Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol., vol. 7, no. 2, pp. 303–316, 2019, doi: 10.29109/gujsc.498867.