Hibrit (Rüzgâr-Güneş) Enerji Sistemlerinin Çevresel Ekonomik Güç Dağıtımı üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Transkript

1 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA Hibrit (Rüzgâr-Güeş) Eerji Sistemlerii Çevresel Ekoomik Güç Dağıtımı üzerie Etkilerii İcelemesi ÖZYÖN S 1. YAŞAR C. 2 EMURAŞ H. 3 1 serdar.ozyo@dpu.edu.tr, 2 celal.yasar@dpu.edu.tr, 3 hasa.temurtas@dpu.edu.tr Özet Bu çalışmada hibrit (rüzgar-güeş) eerji sistemlerii çevresel ekoomik güç dağıtım problemi üzerie etkileri araştırılmıştır. Sistem tarafıda talep edile gücü bir kısmıı yeileebilir eerji sistemleride sağlaması durumuda üretim maliyetideki değişim, hatlardaki kayıplar ve emisyo miktarları geetik algoritma (GA) kullaılarak hesaplamıştır. GA sadece üretim birimlerie çeşitlilik katarak ayı sistem üzerie uygulamıştır. Bu sistemlerde biricisi sistemi sadece fosil kayaklı üretim birimleride oluşması halidir. Diğeri ise mevcut üretim birimlerie yeileebilir hibrit sistemleri ilave edilmesidir. İletim hattı kayıplarıı hesaplamasıda Newto-Raphso metoduyla güç akışı yapılmıştır. Souç olarak çözümü yapıla iki sistem üretim maliyetleri, hat kayıpları ve emisyo miktarları yöüde karşılaştırılmış ve elde edile bulgular tartışılmıştır. Aahtar Kelimeler: Ekoomik güç dağıtımı, Yeileebilir eerji kayakları, Hibrit sistemler, Çevresel etkiler, Geetik algoritmalar. he Aalysis of the Effects of Hybrid (Wid-Solar) Eergy Systems o Evirometal Ecoomic Power Dispatch Abstract I this study, the effects of the hybrid eergy systems (wid-solar) o the evirometal ecoomic power dispatch have bee researched. I the case of supplyig some part of the power demaded by the system from the reewable eergy systems, losses i the lies ad the emissio amouts have bee calculated by usig geetic algorithm (GA). GA has bee applied to the same system oly by addig variety to the geeratio uits. he first of these systems is the formatio of the system from fossil-based geeratio uits. Ad the other is the additio of the reewable hybrid systems to the preset geeratio uits. he load flow with Newto Raphso method has bee used for the calculatio of the trasmissio lie losses. As a result, the two solved systems have bee compared i terms of geeratio costs, lie losses ad emissio amouts ad the obtaied fidigs have bee discussed. Keywords: Ecoomic power dispatch, Reewable eergy resources, Hybrid systems, Evirometal effects, Geetic algorithms. 1 Serdar ÖZYÖN, Dumlupıar Üiversitesi, Mühedislik Fakültesi, Kütahya, ÜRKİYE. 2 Celal YAŞAR, Dumlupıar Üiversitesi, Mühedislik Fakültesi, Kütahya, ÜRKİYE. 3 Hasa EMURAŞ, Dumlupıar Üiversitesi, Mühedislik Fakültesi, Kütahya, ÜRKİYE. 364

2 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA 1. GİRİŞ Düyada saayii gelişmesiyle eerjiye ola talebi sürekli büyümesi ve ayrıca eerji üretim maliyetlerii sürekli artması güümüzde ekoomik güç dağıtım problemii çözümüü oldukça öemli hale getirmiştir. Bu tür problemleri çözümü eerji sistemii kısıtları altıda sistemi talep ettiği gücü e düşük maliyetli olacak şekilde mevcut üretim birimleri arasıda paylaşılması temelie dayaır. Eerji üretimide kullaıla birimleri geellikle fosil kayaklı birimlerde oluşması, problemi hem ekoomik hem de çevreye verile zararı değerledirilmesi şeklie döüştürmektedir. Bu tür problemler çevresel ekoomik güç dağıtım problemleri olarak bilimektedir [1]. Bu taımda ekoomik güç dağıtımıı yaı sıra çevresel etkii de değerledirilmesi ortaya çıkmaktadır. Bu tür problemleri çözümleri literatürde iki şekilde yapılmaktadır. Biricisi mevcut fosil kayaklı yakıtları kullaa üretim birimleride çevreye e az miktarda zararlı gaz yaya üretim birimlerie öcelik taımaktır. İkicisi ise mevcut sistem içerisie yeileebilir eerji kayaklarıyla üretim yapa birimleri katılmasıdır. Mevcut sisteme ilave edile yeileebilir eerji kayakları geellikle rüzgâr türbileri ve güeş paelleride oluşa hibrit sistemlerdir. emel eerji kayağı olarak fosil yakıt kullaa üretim birimleri çevreye karbodioksit, sülfür dioksit, itroje oksit içere gaz ve kül parçacıkları yaymaktadır. Emisyo miktarıı aşırı artması, öldürücü ekolojik etkilere sebep olabilmektedir. Oluşa çevresel kirlilik isaları yaı sıra diğer calıları ve bitkileri de etkilemektedir. Ayı zamada küresel ısımaya da ede olduğu bilimektedir. Bu sebeple çevresel ekoomik dağıtım problemlerii hızlı ve etkili çözümü öemlidir. Bu alamda sistem tarafıda talep edile gücü bir kısmıı yeileebilir eerji kayaklarıda sağlaması, fosil yakıt kullaa üretim birimlerii daha az çalışması alamıa geleceğide, yakıt maliyeti ve çevresel etkiler azaltılabilir [1-3]. Yeileebilir eerji kayaklarıı so yıllarda düyada ve ülkemizde ki elektrik eerjisi üretimi üzerideki payı giderek artmaktadır [4]. Figür 1 de görüldüğü gibi ürkiye de 2015 yılı itibariyle mevcut kurulu güç MW olmakla birlikte çoğulukla hidrolik kayaklar ile liyit, doğal gaz, kömür, fuel oil gibi termik kayaklarda oluşmaktadır. Bu kurulu güç üzeride rüzgar ve güeş eerji üretim sistemleri %5.6 lık bir paya sahiptir. Eerji üretimi açısıda bakıldığıda Figür 2 de verile 2014 yılıa ait 250 Milyar kwh lik toplam üretim verileride rüzgar eerjisi acak %3,3 lük kısmı oluşturmaktadır [20]. Ülkemizi rüzgar ve güeş eerjisi potasiyeli göz öüe alıırsa, bu eerji kayak tarafıda üretilecek elektrik eerjisii geel elektrik eerjisi üretimie katkısıı gelecek yıllarda da artarak devam edeceği ögörülmektedir. Bu ögörüü ışığıda rüzgâr ve güeş eerjisii çevresel ekoomik güç dağıtım problemlerie etegrasyou, üzeride çalışılması gereke bir kou olarak ortaya çıkmıştır. So yıllarda yapıla uluslararası çalışmalarda kouu ele alıdığı, eerji üretimide meydaa gele çevresel etkileri ö plaa çıkarıldığı görülmüştür. Dolayısıyla so döemde eerji üretimide maliyeti düşürülmeside öte daha fazla öeme sahip ola kou çevresel zararı e aza idirgemesidir. 365

3 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA Figür Yılı itibariyle ürkiye de Elektrik Eerjisi Kurulu Gücü Figür Yılı ürkiye de Elektrik Eerjisi Üretimi Yapıla literatür taramalarıda so yıllarda yeileebilir eerji sistemlerii içere çevresel ekoomik güç dağıtım problemlerii bir çok arama ve optimizasyo metoduyla çözümüü yapıldığı görülmüştür. Çalışmalarda e az bir yeileebilir eerji kayağı etegre edilmiş sistemlerde ekoomik güç dağıtımı problemleri çok amaçlı ayrışma tabalı evrimsel algoritmayla (MOEA/D) [5] de, okta kestirim metoduyla (PEM) [6] da, diferasiyel gelişim algoritmasıyla (DEA) [7] de, hibrit çiçek tozlaşma algoritması (HFPA) ile [8] de, parçacık sürü optimizasyou metoduyla (PSO) [9] da, yerçekimsel arama algoritması (GSA) ile birlikte parçacık sürü optimizasyou metoduyla (PSO) [10] da, ateş böceği algoritmasıyla (FFA) [11] de, yapay arı koloi algoritmasıyla (ABC) [12] de, çoklu grup arama optimizasyou metoduyla (MGSO) [13] de, Newto metoduyla (NM) [14] de, guguk kuşu arama algoritması 366

4 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA (CSA) ile birlikte modifiye edilmiş guguk kuşu arama algoritmasıyla (MCSA) [15] de ve diamik uyarlamalı bakteri yem arama algoritmasıyla (DABFA) [16] da çözülmüştür. Bu çalışmada rüzgâr ve güeşte oluşa eerji üretim sistemlerii çevresel ekoomik güç dağıtım problemi üzerie etkilerii araştırmak içi ayı test sistemii geetik algoritma (GA) ile iki farklı çözümü yapılmıştır. Yapıla bu çözümlerde elde edile souçlar maliyet miimizasyou, emisyo miimizasyou ve hatlarda meydaa gele güç kayıpları yöüde karşılaştırılıp, yorumlamıştır. GA, optimizasyo problemleride sıklıkla kullaıla, güümüzde geliştirile bir çok arama ve optimizasyo algoritmasıı temelii oluştura, çözüm içi çok geiş aralıklarda, çok fazla sayıda değişkele arama yaparak yerel optimumlara takılmada geel optimuma kolaylıkla ulaşabile bir optimizasyo metodudur. 2. YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLI SİSEM İÇEREN ÇEVRESEL EKONOMİK GÜÇ DAĞIIM PROBLEMİNİN FORMÜLASYONU Yeileebilir eerji kayaklı üretim birimi içere çevresel ekoomik güç dağıtımı problemi, sistem kısıtları altıda toplam maliyet foksiyouu (toplam termik maliyet ve toplam emisyo miktarı) miimize edilmesidir. Sistemdeki üretim birimlerii termik maliyeti ve emisyo miktarı her bir birim içi aktif güç üretimii 2. derece foksiyou olarak alımış sırasıyla deklem (1) ve deklem (2) de verilmiştir [1-3]. F ( P ) a b P c P, ($ / h) 2 G, G, G, E ( P ) d e. P f P (to/h) 2 G, G, G, (1) (2) Deklem (1)-(2) de yer ala P G, i birimi MW olarak alımaktadır. Sistemde mevcut üretim birimlerii yaısıra yeileebilir hibrit eerji üretim birimleri tarafıda belli baralarda ki aktif yükü karşıladığı ve sisteme P YH,m gücü ile destek verildiği kabul edilmiştir. Yeileebilir hibrit eerji üretim birimi rüzgâr ve güeş eerji kayaklı olduğuda yakıt maliyeti bulumamaktadır. Yeileebilir hibrit eerji üretim birimleri buludura bir dağıtım sistemideki güç dege kısıtı deklem (3) deki gibi alımıştır. P P P P (3) N G G, YH, m yük kayıp 0 m N YH N G sistemdeki tüm termik üretim birimlerii kümesii ve N YH ise yeileebilir hibrit eerji üretim birimlerii kümesii göstermektedir. Sistemde yer ala termik üretim birimlerii çalışma sıır değerleri deklem (4) de verilmiştir. P, P, P,, ( N ) mi max G G G G (4) 367

5 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA Yeileebilir eerji kayaklı üretim birimi içere çevresel ekoomik güç dağıtım problemie ait ağırlıklı toplamla birleştirilmiş. termik üretim birimie ait miimize edilecek ola toplam maliyet foksiyou (MF) aşağıdaki gibidir. (5) MF w F ( P ) (1 w) E ( P ) ($ / h) G, G, ( N G) ( N G) Yeileebilir hibrit eerji üretim birimlerii yakıt maliyeti bulumadığıda MF de bu birimlere ait ilave maliyet yer almamaktadır. Deklemde ($/h) olarak termik maliyet foksiyou F ( P ) G, le ve (to/h) olarak emisyo miktarı foksiyou ise E ( P ) G, le gösterilmektedir.,. termik birimi ($/to) olarak emisyo maliyetii, w ise (0 w 1) şeklide değişe ağırlık faktörüü göstermektedir. Burada w=1,0 değeri sadece termik maliyeti, w=0,0 değeri ise sadece emisyo miktarıı miimize edilmesie karşılık gelmektedir [1-3]. Sistemdeki toplam termik maliyet F ( P ) G, sırasıyla deklem (6) ve (7) kullaılarak hesaplamaktadır [1]. F ( P ) F ( P ) ($ / h) G, G, NG E ( P ) E ( P ) ( to / h) G, G, NG ve toplam emisyo miktarı E ( P ) (6) (7) G, 3. YÖNEM: GENEİK ALGORİMA Geetik algoritma metodu geleeksel yötemlerle çözümü zor veya imkasız ola problemleri çözümüde kullaılmaktadır. GA ı klasik yötemlerde farklı tarafları vardır. Algoritmaı temelide, çözülmek istee probleme ilişki rastgele oluşturulmuş olası çözümler grubu (popülasyo) buluur. Bu edele GA yötemleri belirsiz (o-determiistik) yötemler olarak biliir. Dolayısıyla ayı problem içi ayı GA modeli defalarca uyguladığıda birbiride farklı souçlar almak olasıdır [3,17]. Bir problemi GA ile çözümü; geel olarak kodlama, başlagıç popülasyouu oluşturulması, öerile çözümleri uyguluk değerlerii hesaplaması, çaprazlama, mutasyo, elit birey seçimi ve yei popülasyou oluşturulup çözümleri değerledirilmesi şeklide oluşur. Kodlamada bireyleri göstere değişkeler diziler halide verilir. Bu bireylerle başlagıç popülasyou oluşturulur. Oluşturula bu popülasyodaki her birey içi uyguluk değeri hesaplaır. Yei popülasyou oluşturulması içi elitizm, seçim, çaprazlama ve mutasyo işlemleri yapılır. Seçim, hesaplaa uyguluk değerlerie göre gerçekleştirilir. Uyguluğu iyi ola birey daha fazla seçilme şasıa sahip olur. Seçile bireyler çaprazlama ve mutasyo işlemleride geçirilerek yei bireyler oluşturulur. Oluşturula yei bireyler yei popülasyoa katılır. Değerledirme aşamasıda yei bireylerde oluşa popülasyo içide problem içi e 368

6 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA iyi çözüm araır. Bu işlemler belirlee durma kriteri sağlaaa kadar devam eder ve kriter sağladığıda algoritma soladırılır [3,17]. Bu çalışmada m bit sayısıı göstermek üzere üretim birimlerii çıkış güçleri ola değerleri içi m ilk P G, aralığıda rastgele P G, N G kümesii elemalarıı bir eksiği (salıım barası) kadar sayılar ataır. Ataa bu sayılar sistemdeki üretim birimlerii mevcut kısıtlarıı dışıda bir değer alabileceğide, deklem (8) e göre haritalama yapılarak, kısıtlara uygu hale getirilir [3,17]. max mi yei mi PG, PG, ilk PG, PG,. PG, ( NG) m 2 1 (8) Böylece oluşa her birey mevcut problemi birer çözümü halie gelir. Çalışmada uygulaa yötemde oluşturula bireyler ilk olarak popülasyoa katılmaz. Her bireyi üretimide sora yük akışı yapılarak ortaya çıka çözüm, sistemi bütü kısıtlarıı sağlıyorsa birey popülasyoa katılır. Aksi halde birey cezaladırılır ve yei bir birey oluşturulur. Böylece oluşturula popülasyodaki bütü bireyler problemi bütü kısıtlarıa uya (salıım barası dahil) birer çözümü halie gelirler. Bu işlem popülasyo içi seçile birey sayısı (bs) tamamlaıcaya kadar devam eder. Birey sayısı tamamladıkta sora bütü bireyleri toplam maliyetleri deklem (5) e göre hesaplaır. Hesaplaa bu maliyet değerleri küçükte büyüğe doğru sıralaır (1,2,3,...,bs). Sora toplam maliyet sıralamasıa göre bütü bireyler deklem (9) kullaılarak pualaır [3]. 2 bs k 1 Pua( MF ) k 5 yuvarla 95. k :1,..., bs bs (9) Deklemde k bireyi sıralamadaki yerii, bs ise popülasyodaki birey sayısıı göstermektedir. Yapıla bu pualama, bir soraki iterasyoda oluşturulacak popülasyo içi belirleecek ola bireyleri seçimide kullaılır. Bu şekilde puaı yüksek ola birey daha fazla seçilme şasıa sahip olacaktır. Deklemdeki pualama sistemi seçim işlemii daha başarılı yapılabilmesi içi kullaılmıştır. Yei popülasyou oluşturulması içi sırasıyla elitizm, seçim, çaprazlama ve mutasyo işlemleri gerçekleştirilir. İlk olarak mevcut popülasyodaki e yüksek puaa sahip bir birey (yai elit) hiçbir işleme uğratılmada soraki popülasyoa aktarılır. Kala bireyleri oluşturulması içi iki adet birey seçilir. Seçile bu iki birey çaprazlama oraıa bakılarak çaprazlaır. Çaprazlamada sora oluşa birey oraa bağlı olarak mutasyoa uğratılır. Elitizm, seçim, çaprazlama ve mutasyo işlemleri souda oluşa yei bireyle yük akışı yapılarak bireyi öerdiği çözümü kısıtlara uyguluğu kotrol edilir. Eğer çözüm kısıtlara uygusa birey yei popülasyoa katılır, aksi halde cezaladırılarak uygu ola yei bir birey oluşturmak içi ayı işlemler tekrarlaır. Bu işlemler popülasyo içi belirlee birey sayısı tamamlaıcaya kadar devam eder. Uygu bireylerle popülasyou oluşturulmasıda sora bireyleri toplam 369

7 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA maliyetleri hesaplaarak e iyi çözüm araır. Bu işlemler tekrarlaarak farklı iterasyolarda oluşacak popülasyolardaki çözümleri daha iyi olması amaçlaır. Durma kriteri sağladığıda e iyi çözüm belirleerek algoritma soladırılır. Problemi çözümü içi izlee yol Figür 3 de gösterilmiştir [3,17]. Figür 3. Çözüm içi akış diyagramı GA Parametrelerii gir Birey sayısı=0 Her üretim birimi içi rastgele birer sayı ata (Salıım barası hariç) Ataa sayıları mevcut kısıtlara uygu hale getir Birey oluştur ve Yük akışı yap Hayır Çözüm kısıtlara uygu mu? Evet Bireyi Popülasyoa Kat Birey sayısı (bs) = Birey sayısı (bs)+1 Popülasyodaki birey sayısı tamamladı mı? Hayır Evet İlk popülasyou oluştur Bireyleri uyguluk değerii hesapla Popülasyo =0 Evet Durma Kriteri sağlaıyor mu? Hayır Popülasyodaki e iyi çözümü yazdır. DUR Popülasyo sayısı = Popülasyo sayısı+1 Seçki Birey Seç, Elitizm Çaprazlama ve Mutasyo İşelemleriyle yei birey oluştur Birey sayısı=0 Yük akışı yap Çözüm kısıtlara uygu mu? Hayır Evet Hayır Popülasyodaki birey sayısı tamamladı mı? Evet Bireyi Popülasyoa Kat Birey sayısı (bs) = Birey sayısı (bs)+1 370

8 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA Yapıla çalışmada popülasyodaki bireyleri bit sayısı 16, birey sayısı (bs) 50, elitizm işlemi içi elit birey sayısı 1, çaprazlama oraı 0,990, mutasyo oraı 0,03, iterasyo sayısı 150 olarak seçilmiştir. Seçim metodu olarak rulet tekerleği metodu, çaprazlama türü olarak tek oktalı çaprazlama, mutasyo türü her birey içi tek bit değiştirme olarak yapılmıştır [1]. Problemleri çözümü içi Delphi dilide görsel bir simülasyo programı geliştirilmiştir. Her iki sistemi çözümü içide program AMD 64 X2 Dual Core işlemcili ve 2 GB RAM bellekli bilgisayarda çalıştırılmıştır. 4. ÖRNEK PROBLEMİN ÇÖZÜMÜ Yeileebilir hibrit sistemleri çevresel ekoomik güç dağıtımı üzerie etkilerii icelemesi içi, tamame termik birimlerde oluşa daha öce Kayak [1] de çözümü yapıla 10 baralı güç sistemi kullaılmıştır. Bu sistem iki durum içi ayrı ayrı çözülmüş ve elde edile souçlar tartışılmıştır. Durum-I de sistem, kayak [1] de çözümü yapıla sistem olmasıa karşı, Durum-II de sistem, 3 ve 5 olu baralardaki aktif güçleri yeileebilir eerji kayaklı üretim birimleri tarafıda karşıladığı bir sistem olarak ele alımıştır. Her iki durumda da sistemde 1 olu bara salıım barası olup baz değerleri Sbaz 100 MVA ve Ubaz 230 kv olarak belirlemiştir. Sistemdeki termik birimler içi emisyo maliyeti hesabıda kullaıla 1000 $ / to 1,7,8,9,10 olarak alımıştır. Problem hem Durum-I hem de Durum-II de ağırlık faktörü çözülmüştür. w 0,0 ve w 1,0 değerleri içi GA ile Figür 3 teki akış diyagramı kullaılarak 4.1. Durum-I Bu durumda Figür 4 te tek hat diyagramı verile, tamame termik üretim birimleride oluşa 10 baralı güç sistemi, toplam 225 MW lık aktif güç ve 108,96 MVAr reaktif güç talebi içi çözülmüştür. Bu durumda 10 baralı güç sistemi yeileebilir eerji kayaklı üretim birimi içermemektedir. Sistemi çözümü içi kullaıla bütü değerler Kayak [2] de alımıştır. Figür 4 e ait iletim hatlarıa ait omial eşdeğer devrei değerleri ablo 1 de, termik üretim birimlerie ait başlagıç güç üretim değerleri ablo 2 de, birim zama dilimi içi yük değerleri ablo 3 de, termik üretim birimlerie ait maliyet ve NOx emisyo eğrisie ait katsayılar, aktif üretim sıırları ablo 4 de verilmiştir. Problemi çözülmesiyle elde edile güç değerleri, toplam termik maliyet, toplam emisyo miktarı ve hatlarda meydaa gele kayıp miktarları ablo 5 de gösterilmiştir. NO x 371

9 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA Figür 4. Durum-I içi 10 baralı güç sistemie ait tek hat diyagramı 2 9 U 1 = o S U baz baz MVA kv : Aktif yük : Reaktif yük : ermik Birim ablo baralı sistemdeki iletim hatlarıı omial eşdeğer devrelerie ait pu parametre değerleri Barada baraya R (pu) X (pu) Bcap (pu) 1-2 0,0600 0,2400 0, ,0600 0,2400 0, ,0400 0,1600 0, ,0100 0,0400 0, ,0200 0,0800 0, ,0400 0,1600 0, ,0600 0,2400 0, ,0600 0,2400 0, ,0400 0,1600 0, ,0600 0,2400 0, ,0600 0,2400 0, ,0800 0,3200 0, ,0400 0,1600 0,0150 Kayak: [1,3] 372

10 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA ablo 3. Sistemdeki termik üretim birimlerie ait başlagıç pu aktif ve reaktif güç üretim değerleri ermik birimleri bağlı olduğu bara o, () baş P G, baş Q G, Kayak: [1,3] ,400 0,4 00 0,400 0,400 0,200 0,200 0,200 0,200 ablo 4. Sisteme ait pu olarak yük değişimi Bara o, oplam P yük, Q yük, Kayak: [1,3] 0,30 0,20 0,3 0,20 0,3 0,20 0,15 0,20 0,20 0,20 2,25 0,145 0,097 0,145 0,097 0,145 0,097 0,0726 0,097 0,097 0,097 1,0896 ablo 5. ermik birimleri maliyet ve emisyo eğrisie ait katsayılar ile aktif güç üretim sıırları Maliyet Emisyo Üretim Sıırları Kayak: [1,3] ermik birimleri bağlı olduğu bara o, () a 27,0 35,0 29,0 31,0 28,0 b 6,0 x ,0 x ,0 x ,0 x ,0 x c 1,0 x ,0 x ,0 x ,0 x ,0 x d 4,258 x ,091 x ,326 x ,543 x ,326 x e -5,094 x ,554 x ,550 x ,047 x ,550 x f 4,586 x ,490 x ,380 x ,5638 x ,380 x mi P G, max P G, (MW) 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 (MW) 150,0 150,0 150,0 150,0 150,0 ablo 5. Durum-I içi elde edile w i değişimie göre elde edile değerler (pu) w=1,0 w=0,0 P G,1 0, , Q G,1 0, , P G,7 0, , P G,8 1, , P G,9 0, , P G,10 0, , F ( PG, ) ($ / h ) 163, ,7000 E ( PG, ) ( kg / h ) 238, ,3190 P kayıp Kayak: [1] 0, ,

11 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA w 1,0 ablo icelediğide 10 baralı örek sistemi çözümüde elde edile verilerde içi sistemi toplam termik maliyeti 163,9310 $/h, toplam 238,4450 kg/h, iletim hattı kayıpları 5,1118 MW ve maliyeti 166,7000 $/h, toplam emisyo miktarı w 0,0 içi ise sistemi toplam termik NO x emisyo miktarı 168,3190 kg/h, iletim hattı kayıpları 1,3430 MW olarak hesaplamıştır. Burada maliyet miimizasyou yapıldığıda miktarı artarke (238,4450 kg/h), maliyeti (166,7000 $/h ) arttığı gözlemektedir. emisyo emisyo miimizasyou yapıldığıda ise termik 4.2. Durum-II Bu durumda 10 baralı güç sistemi 3 ve 5 olu baralarda yer ala 30 MW lık aktif yükler yeileebilir hibrit sistemler tarafıda ( P, 30 MW m 3,5 YH m ), kala 165 MW lık aktif güç talebii ise termik birimler tarafıda karşılaacağı varsayılarak yeide çözülmüştür. Bu durumda 10 baralı sistemi tek hat diyagramı Figür 5 de verilmiştir. Sistemdeki reaktif yükler Durum I dekiyle ayı olup (108,96 MVAr), reaktif yükleri mevcut termik üretim birimleri tarafıda karşılaacağı varsayılmıştır. Çözüm yapılırke karşılaştırmaı doğru yapılabilmesi içi ablo 4 ü dışıda Durum-I de çözüm içi kullaıla bütü değerler ve GA parametreleri ayı alımıştır. Figür 5. Durum-II içi 10 baralı güç sistemie ait tek hat diyagramı U 1 = o R+G R+G S U baz baz 100 MVA : Aktif yük : ermik Birim 230 kv : Reaktif yük R+G : Rüzgar ve Güeş Hibrit Birim 374

12 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA Bu durum içi elde edile güç değerleri, toplam termik maliyet, toplam miktarı ve hatlarda meydaa gele kayıp miktarları ablo 6 da gösterilmiştir. emisyo ablo 6. Durum-II içi elde edile w i değişimie göre elde edile değerler (pu) w=1,0 w=0,0 P G,1 Q G,1 P YH,3 P YH,5 P G,7 P G,8 P G,9 P G,10 F ( P ) ($ / h) G, E ( P ) ( kg / h) P kayıp G, 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9229 0, , Kayak: Yazarı kedi hesaplamaları. ablo icelediğide 10 baralı örek sistemi çözümüde elde edile verilerde w 1,0 içi toplam termik maliyeti 159,9570 $/h, toplam hattı kayıpları 2,7585 MW ve toplam hesaplamıştır. emisyo miktarı 196,6560 kg/h, iletim w 0,0 içi ise sistemi toplam termik maliyeti 162,2609 $/h, emisyo miktarı 161,9229 kg/h, iletim hattı kayıpları 0,6223 MW olarak Durum-II içi elde edile souçlar icelediğide w 1,0 ağırlık faktörü ile sadece termik maliyet miimizasyou yapılırke 30 MW lık iki yükü yeileebilir hibrit sistemler tarafıda karşılaması durumuda, Durum I e göre toplam termik maliyette 3,974 $/h, toplam NO x emisyo miktarıda 41,799 kg/h ve iletim hattı kayıplarıda MW lık iyileştirme sağlamıştır. Ayı şekilde w 0,0 ağırlık faktörü ile sadece miimizasyou yapılırke toplam termik maliyette 4,4391 $/h, toplam emisyo miktarı miktarıda 6,3961 kg/h ve iletim hattı kayıplarıda MW lık iyileştirme sağlamıştır. emisyo 5. SONUÇ Yapıla çalışmada sadece termik üretim birimleride oluşa ve yeileebilir eerji kayaklı sistem içere çevresel ekoomik güç dağıtımı problemi ağırlıklı toplam metoduyla skalerleştirilmiş ve GA metodu uygulaarak çözülmüştür. Örek sistem iki farklı şekilde ele alımıştır. Birici sistemde talep edile güçleri tamamı termik üretim birimleri tarafıda 375

13 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA karşılaırke, ikici sistemde talep edile yükü bir kısmıı rüzgâr ve güeş eerji üretim sistemleride oluşa hibrit sistem tarafıda karşıladığı kabul edilmiştir. toplam Çalışmada örek olarak ele alıa 10 baralı güç sistemii Durum-II de w=1,0 içi emisyo miktarıda 41,799 kg/h, w=0,0 içi ise 6,3961 kg/h azalma sağlamıştır. Elde edile bu değerler göz öüe alıdığıda güç sistemleride yeileebilir hibrit sistemleri kullaımı toplam termik maliyeti daha da öemlisi toplam NO x emisyo miktarıı azaltılmasıda öemli ölçüde fayda sağladığı görülmüştür. Bu durum çevresel etkileri azaltılması bakımıda gelecekte yeileebilir eerji kayaklı üretim birimlerii şebekelerde daha fazla kullaımıı özedirecektir. REFERANSLAR [1] Yaşar, C., & Özyö, S. (2012). Solutio to scalarized evirometal ecoomic power dispatch problem by usig geetic algorithm, Iteratioal Joural of Electrical Power & Eergy Systems, 38(1), [2] Yaşar, C., Özyö, S., & emurtaş, H. (2008). Solutio to evirometal ecoomic power dispatch problem composed of oly thermal uits by usig geetic algorithm. I: 5th Natioal Coferece o Electrical-Electroics ad Computer Egieerig (ELECO 2008), Proceedig Vol.1, pp , November 2008, Bursa, URKEY. [3] Özyö, S. (2009). he applicatio of geetic algorithm to some evirometal ecoomic power dispatch problems. M.Sc. hesis, Dumlupıar Uiversity, 136 pages. [4] ürkiye Elektrik Üretim İletim İstatistikleri. (2015). eiaş, [5] Zhu, C., Wag, J., & Qu, B. (2014). Multi-objective ecoomic emissio dispatch cosiderig wid power usig evolutioary algorithm based o decompositio, Iteratioal Joural of Electrical Power & Eergy Systems, 63, [6] Abarghooee, R.A., Nikam,., Roosta, A., Malekpour, AR., Zare, M. (2012). Probabilistic multiobjective wid-thermal ecoomic emissio dispatch based o poit estimated method. Eergy, 37(1), [7] Özyö, S., & Yaşar, C. (2012). Solutio to evirometal ecoomic power dispatch problem composed of oly thermal uits by usig geetic algorithm. I: 7th Natioal Coferece o Electrical-Electroics ad Computer Egieerig (ELECO 2012), Proceedig Vol.1, pp , 29 November-01 December 2012, Bursa, URKEY. [8] Dubey, H.M., Padit, M., Roosta, A., Paigrahi., B.K. (2015). Hybrid flower polliatio algorithm with time-varyig fuzzy selectio mechaism for itegrated multi-objective dyamic ecoomic dispatch. Reewable Eergy, 83,

14 IMCOFE 15 : INERNAIONAL MULIDISCIPLINARY CONGREE of EURASIA [9] Çeti, E., & Daldaba, F. (2012). Rüzgar eerjisi dahil ola güç sistemleride ekoomik yük dağıtımı problemii çözümü., 18. Uluslarası Eerji ve Çevre Fuarı ve Koferası (ICCI 2012), Bildiri Kitabı Cilt 1, ss , Nisa 2012, İstabul, ÜRKİYE. [10] Jiag, S., Ji, Z., & Wag, Y. (2015). A ovel gravitatioal acceleratio ehaced particle swarm optimizatio algorithm for wid-thermal ecoomic emissio dispatch problem cosiderig wid power availability, Iteratioal Joural of Electrical Power & Eergy Systems, 73, [11] Youes, M., Khodja, F., & Kherfae, R.L. (2014). Multi-objective ecoomic emissio dispatch solutio usig hybrid FFA (firefly algorithm) ad cosiderig wid power peetratio, Eergy, 67, [12] Jadhav, H.., & Roy, R. (2013). Gbest guided artificial bee coloy algorithm for evirometal/ecoomic dispatch cosiderig wid power, Expert Systems with Applicatios, 40, [13] Li, Y.Z., Wu, Q.H., Li, M.S., Zha, J.P. (2014). Mea-variace model for power system ecoomic dispatch with wid power itegrated, Eergy, 72, [14] Çeti, E., Bahçeci, S., Fedakar, S., Yalçiöz,. (2011). Rüzgar eerjisi sistemlerii ekoomik yük dağıtımı problemi üzerie etkisi, Elektrik-Elektroik ve Bilgisayar Sempozyumu (FEEB 2011), Bildiri Kitabı Cilt 1, ss , 5-8 Ekim 2011, Elazığ, ÜRKİYE. [15] Abarghooee, R.A., Nikam,., Bia, M.A., Zare, M. (2015). Coordiatio of combied heat ad power-thermal-wid-photovoltaic uits i ecoomic load dispatch usig chacecostraied ad joitly distributed radom variables methods. Eergy, 79, [16] Farhat, I.A., & El-Hawary, M.E. (2010). Dyamic adaptive bacterial foragig algorithm for optimum ecoomic dispatch with valve-poit effects ad wid power. IE Geeratio, rasmissio & Distributio, 4(9), [17] Goldberg, D. E. (1989). Geetic algorithms i search, optimizatio, ad machie learig (6th ed.). Addiso-Wesley Publishig Compay. 377