FARKLI OLASILIK YOĞUNLUK FONKSİYONLARI KULLANARAK RÜZGAR GÜCÜ POTANSİYELİNİN TAHMİNİ

Benzer belgeler
Burr Dağılımı Kullanılarak Rüzgar Enerjisi Potansiyeli Tahmini

RÜZGAR ÇİFTLİĞİ POTANSİYELİNİN GÜVENİLİRLİĞE DAYALI TEORİK DAĞILIMI

BALIKESİR-BALYA METEOROLOJİ İSTASYONU VERİLERİ KULLANILARAK WEİBULL FONKSİYONU PARAMETRELERİNİN 6 FARKLI METODLA BELİRLENMESİ

ÖZGEÇMİŞ. : :

mühendislikdergisi Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi

TÜRKİYE NİN GÜNEY, GÜNEYBATI VE BATI BÖLGELERİNDEKİ RÜZGAR ENERJİSİ POTANSİYELİ

IE 303T Sistem Benzetimi

KahramanmaraĢ Sütçü Ġmam Üniversitesi Ana Kampüste Rüzgar Enerji Potansiyeli AraĢtırması ve Değerlendirmesi

Degree Department Üniversity Year B.S. Statistics Gazi University 1993 M.s. Statistics Gazi University 1998 Ph.D. Statistics Gazi University 2005

QUANTILE REGRESYON * Quantile Regression

Eskipazar Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Rayleigh, Lognormal ve Weibull Dağılım Modeli Kullanarak Tahminlenmesi

Mehmet KURBAN, Yeliz MERT KANTAR, Fatih Onur HOCAOĞLU

Rastgele Değişkenlerin Dağılımları. Mühendislikte İstatistik Yöntemler

RÜZGAR ÇİFTLİĞİ POTANSİYELİNİN GÜVENİLİRLİĞE DAYALI TEORİK DAĞILIMI

Küçük ve Mikro Ölçekli Enerji Yatırımları için Hibrit Enerji Modeli

Balıkesir Üniversitesi Çağış Kampüsü rüzgar enerjisi potansiyelinin araştırılması

13. Olasılık Dağılımlar

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Kamile ŞANLI KULA İletişim Bilgileri : Ahi Evran Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Adres Matematik Bölümü, KIRŞEHİR

Kabul Edilmiş Makale/Accepted Manuscript

Iğdır Üni. Fen Bilimleri Enst. Der. / Iğdır Univ. J. Inst. Sci. & Tech. 3(1): 73-78, 2013

Politeknik Dergisi, 2016; 19 (4) : Journal of Polytechnic, 2016; 19 (4) : TOKAT

Doğu Anadolu Bölgesi'ndeki Bazı İllerin Hava Şartları ve Rüzgar Gücünün Modellenmesi

İÇİNDEKİLER ÖN SÖZ...

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DÖNEM PROJESİ TAŞINMAZ DEĞERLEMEDE HEDONİK REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ. Duygu ÖZÇALIK

Araştırma Makalesi / Research Article. Rüzgâr Verilerinin Enerji Üretimi Amaçlı Değerlendirilmesi

ENERJĐ ELDESĐNDE ORTALAMA RÜZGAR HIZI ÖLÇÜM ARALIĞI ve HELLMANN KATSAYISININ ÖNEMĐ: SÖKE ÖRNEĞĐ

SÜREKLİ ŞANS DEĞİŞKENLERİ. Üstel Dağılım Normal Dağılım

ERSİTES UYGULAMASI FUNCTIONS ABSTRACTT. çalışmaları devam etmektedir. Bu. yerlerin. The. use of wind of wind. E-posta: E-posta: Geliş: 28.

BAZI İLLER İÇİN GÜNEŞ IŞINIM ŞİDDETİ, GÜNEŞLENME SÜRESİ VE BERRAKLIK İNDEKSİNİN YENİ ÖLÇÜMLER IŞIĞINDA ANALİZİ

İSTATİSTİKSEL DARALTICI (SHRINKAGE) MODEL VE UYGULAMALARI * A Statistical Shrinkage Model And Its Applications*

SIRA İSTATİSTİKLERİ VE UYGULAMA ALANLARINDAN BİR ÖRNEĞİN DEĞERLENDİRMESİ

Endüstri Mühendisliği - 1. yarıyıl. Academic and Social Orientation Fizik I Physics I TR

KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN-EDEBIYAT FAKÜLTESİ İSTATİSTİK BÖLÜMÜ LİSANS PROGRAMI

İÇİNDEKİLER. BÖLÜM 1 Değişkenler ve Grafikler 1. BÖLÜM 2 Frekans Dağılımları 37

FİNANSAL RİSK ANALİZİNDE KARMA DAĞILIM MODELİ YAKLAŞIMI * Mixture Distribution Approach in Financial Risk Analysis

İçindekiler. Ön Söz... xiii

ÖĞRENCİLERİNİN SINAV NOTLARI DAĞILIMININ DEĞERLENDİRİLMESİ: İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ÖĞRENCİLERİ ÖRNEĞİ

Appendix B: Olasılık ve Dağılım Teorisi

SAF DOĞU LADİNİ MEŞCERELERİNDE ÇAP DAĞILIMININ MODELLENMESİ ÖZET

FATMA KANCA. Derece Alan Üniversite Yıl Doktora Matematik Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Yüksek Lisans Matematik Kocaeli Üniversitesi 2004

RİSK ANALİZİ VE AKTÜERYAL MODELLEME

APPLICATION CRITERIA CURRICULUM: CP 253 Statistical Methods for Planners (3-0) 3 CP 343 Urban Economics (3-0) 3

2018 İKİNCİ SEVİYE AKTÜERLİK SINAVLARI RİSK ANALİZİ VE AKTÜERYAL MODELLEME 12 MAYIS 2018

RÜZGÂR TÜRBİNLERİNDE MİL MOMENTİ VE GÜÇ

AR. GÖR. SİBEL AL PROF. DR. HÜLYA ÇINGI HACETTPE ÜNİVERSİTESİ İSTATİSTİK BÖLÜMÜ

İstatistik ve Olasılık

EN BÜYÜK OLASILIK YÖNTEMİ KULLANILARAK BATI ANADOLU NUN FARKLI BÖLGELERİNDE ALETSEL DÖNEM İÇİN DEPREM TEHLİKE ANALİZİ

Elazığ'daki Hava Şartları ve Güneşlenme Şiddetinin Modellenmesi

İSKENDERUN BÖLGESİNE AİT RÜZGAR HIZI VE GÜÇ YOĞUNLUĞUNUN ÇEŞİTLİ MODELLER KULLANARAK İSTATİSTİKSEL OLARAK ANALİZİ

Dr.Öğr.Üyesi HALİL TANIL

MOCKUS HİDROGRAFI İLE HAVZA & TAŞKIN MODELLENMESİNE BİR ÖRNEK: KIZILCAHAMAM(ANKARA)

İstatistikçiler Dergisi

BÖLÜM 9 NORMAL DAĞILIM

1.58 arasındaki her bir değeri alabileceği için sürekli bir

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÖĞRENCİLERİNİN BAŞARI NOTLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ. Tamer Yılmaz, Barış Yılmaz, Halim Sezici 1 ÖZET

YTÜ İktisat Bölümü EKONOMETRİ I Ders Notları

YTÜ İktisat Bölümü EKONOMETRİ I Ders Notları

Girdi Analizi. 0 Veri toplama 0 Girdi sürecini temsil eden olasılık dağılımı belirleme. 0 Histogram 0 Q-Q grafikleri

Antakya bölgesi rüzgar karakteristiğinin incelenmesi

DİYARBAKIR İLİ İÇİN GÜNEŞ VERİLERİNİN ANALİZİ VE TİPİK GÜNEŞ IŞINIM DEĞERLERİNİN TÜRETİLMESİ

Ö Z G E Ç M İ Ş. 1. Adı Soyadı: Mustafa GÖÇKEN. 2. Doğum Tarihi: 12 Haziran Unvanı: Yrd. Doç. Dr. 4. Öğrenim Durumu: Ph.D.

İstatistik ve Olasılık

Hatalar Bilgisi ve İstatistik Ders Kodu: Kredi: 3 / ECTS: 5

Küçük Ölçekli Rüzgar Türbinlerinin İzmir Bölgesindeki Yıllık Üretimlerinin Belirlenmesi

RETScreen International ve ALWIN Yazılımları Kullanılarak Rüzgar Enerji Santrali Proje Analizi

ALANSAL VARİOGRAM YÖNTEMİ İLE KISA SÜRELİ RÜZGAR ENERJİSİ TAHMİNİ 4. İZMİR RÜZGAR SEMPOZYUMU

altında ilerde ele alınacaktır.

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ISPARTA İLİ KİRAZ İHRACATININ ANALİZİ

Kümülatif Dağılım Fonksiyonları. F X (x) = P (X x) = P X (x) = P (X x) = p X (x ) f X (x) = df X(x) dx

Rassal Değişken Üretimi

EME 3117 SİSTEM SİMÜLASYONU. Üçgensel Dağılım. Sürekli Düzgün Dağılım. Sürekli Rassal Değişkenlerin Modellemesinde Kullanılan Dağılımlar

Tesadüfi Değişken. w ( )

LOGİSTİC DAĞILIM VE RANDOM SAYI ÜRETİMİ

TÜRKİYE NİN NÜFUSU. Prof.Dr.rer.nat. D.Ali Ercan ADD Bilim Kurulu Başkanı Nükler Fizik Uzmanı. dn (t) / dt = c. n (t)

IE 303T Sistem Benzetimi DERS 4 : O L A S I L I K T E K R A R

ARALIK TAHMİNİ (INTERVAL ESTIMATION):

KİNETİK MODEL PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILAN OPTİMİZASYON TEKNİKLERİNİN KIYASLANMASI

SÜREKLİ OLASILIK DAĞILIŞLARI

Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Tınaztepe Yerleşkesi Örneği. Determination of the Wind Energy Potential: Tinaztepe Campus Case Study

YRD DOÇ. DR. NURGÜL OKUR. ÖZGEÇMİŞ ve ESER LİSTESİ. Derece Alan Üniversite Yıl. Lisans FEF, Matematik Karadeniz Teknik Üniversitesi 2002

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

8. Uygulama. Bazı Sürekli Dağılımlar

BÖLÜM 6 MERKEZDEN DAĞILMA ÖLÇÜLERİ

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

EME 3117 SİSTEM SIMÜLASYONU. Girdi Analizi. Özet İstatistikler ve Histogram (Minitab)(1) Örnek: Eczane İçin Servis Süreleri

GÜNEŞ PİLİNİN MATEMATİKSEL MODELLENMESİ VE MATLAB İLE SİMÜLASYONU

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ BEKLENEN DEĞER. X beklenen değeri B[X] ile gösterilir. B[X] = İST 213 OLASILIK DERSİ BEKLENEN DEĞER VE MOMENTLER

Yard. Doç. Dr. İrfan DELİ. Matematik

Kırıkkale Üniversitesi ne Kurulacak Olan Rüzgar Türbini İçin Enerji ve Maliyet Analizinin Yapılması

Mühendislikte İstatistik Metotlar

Olasılık ve İstatistik (IE 220) Ders Detayları


BÖLÜM 1 GİRİŞ: İSTATİSTİĞİN MÜHENDİSLİKTEKİ ÖNEMİ

rasgele değişkeninin olasılık yoğunluk fonksiyonu,

Sınavlı ve Sınavsız Geçiş İçin Akademik Bir Karşılaştırma

EME 3117 SISTEM SIMÜLASYONU. Üçgensel Dağılım. Sürekli Düzgün Dağılım. Sürekli Rassal Değişkenlerin Modellemesinde Kullanılan Dağılımlar

Bağımsız Değişkenin Pareto Dağılımına Sahip Olması Durumunda Üyelik Fonksiyonunun Dayalı Parametre Tahmini

SIMÜLASYON DERS SORUMLUSU: DOÇ. DR. SAADETTIN ERHAN KESEN. Ders No:5 Rassal Değişken Üretimi

T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü. Rüzgar Enerjisi Tahmin Sistemi RETS. 5 Mart 2010

Transkript:

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt/Vol.:18 No/Number:3 Sayı/Issue:54 Sayfa/Page:362-38 EYLÜL 216 / Sep 216 DOI Numarası (DOI Number): 1.2125/deufmd.21618547 Makale Gönderim Tarihi (Paper Received Date): 2/2/216 Makale Kabul Tarihi (Paper Accepted Date): 2/7/216 FARKLI OLASILIK YOĞUNLUK FONKSİYONLARI KULLANARAK RÜZGAR GÜCÜ POTANSİYELİNİN TAHMİNİ (WIND POWER POTENTIAL ESTIMATION BY USING DIFFERENT STATISCAL DISTRIBUTIONS) İlhan USTA 1, Yeliz MERT KANTAR 2 ÖZ Sürekli rassal değişken olarak kabul edilen rüzgâr hızı istatistiksel dağılımlarla karakterize edilir ve ortalama rüzgâr gücü tahminleri yapılır. Weibull dağılımı rüzgar enerjisi alanında kabul edilmiş dağılımdır. Ancak Weibull dağılımının doğa da karşılaşılan tüm rüzgar tiplerini modelleyemediği bilimsel çalışmalar yardımıyla bilinmektedir. Bu çalışmada, Weibull, Rayleigh, Log-normal, Gamma, Genelleşmiş Gamma dağılımları ve daha önce enerji alanında kullanılmamış olan Nakagami dağılımının performası çeşitli kriterler yardımıyla değerlendirilmiştir. Türkiye nin farklı bölgelerinde ölçülen rüzgar hızı verileri üzerinde ele alınan dağılımların performansları araştırılmış, yapılan analizlerin sonucu olarak Nakagami dağılımının performasının yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Böylece, Nakagami dağılımının rüzgar enerjisi alanında alternatif bir dağılım olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Rüzgar hızı, Nakagami dağılımı, rüzgar hızı dağılımları, model seçim kriterleri. ABSTRACT Wind speed, accepted as a continuous random variable, is characterized by statistical distributions. Based on this characterization, wind power is estimated. The Weibull distribution is an accepted distribution in wind energy field. However, it is observed by means of scientific studies that the Weibull distribution does not model all wind types encountered in nature. In this study, the performances of the Weibull, Rayleigh, log-normal, Gamma, Generalized Gamma distributions and Nakagami, which is previously not used in energy field, are evaluated in terms of several criteria. The performances of the considered distributions have been reseached on wind speed measured in different regions of Turkey and it is observed that the Nagakami distribution shows better performance than the others. Thus, it is concluded that the Nakagami distribution can be used as an alternative distribution in wind energy field. Keywords: Wind speed, Nakagami distribution, wind speed distributions, model selection criteria 1 Fen Fakültesi, İstatistik Bölümü, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir, Türkiye iusta@anadolu.edu.tr 2 Fen Fakültesi, İstatistik Bölümü, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir, Türkiye ymert@anadolu.edu.tr (Corresponding Author)

Sayfa No: 363 İ. USTA, Y. M. KANTAR 1. GİRİŞ Günümüzde petrole dayalı enerji kaynaklarının gittikçe azalmakta olması gerçeği, ayrıca bu enerji kaynaklarının çevre üzerindeki olumsuz etkileri, yenilenebilir ve temiz enerji kaynaklarının önemi ve kullanımı gerekliliğini açıkça ortaya koymaktadır [1]. Bu enerji kaynakları içinde en popüler olanı temiz ve tükenmez olan rüzgâr enerjisidir. Özellikle son yıllarda, türbin teknolojisinin gelişmesi ile birlikte, rüzgar gücü potansiyelinin elektrik enerjisine dönüştürülmesine yönelik yatırımlar çok daha hızlı artmaktadır [2]. Rüzgâr enerjisi potansiyelini gösteren en önemli faktör rüzgârın hızıdır. Belli bir bölge de rüzgâr santralinin kurulmasından önce yapılması gereken ilk işlem ilgilenilen bölgenin rüzgâr enerjisi potansiyelinin olup olmadığının araştırılmasıdır. Farklı yöntemlerle, rüzgâr enerjisi potansiyeli tahminleri yapılarak araştırma gerçekleştirilebilir. Bu tahminlemeler istatistiksel olarak, rüzgâr hızının dağılımına dayandırılır. Bu bağlamda iki parametreli Weibull dağılımı rüzgar enerjisi alanında kabul edilmiş referans dağılımdır [3]. Dünyanın farklı bölgelerinin rüzgar enerjisi potansiyeli tahminleri Weibull dağılımına dayalı olarak yapılmaktadır. Örneğin, [4] Türkiye'nin güney bölgelerinin, [5] Elazığ Maden in, [6] Türkiye nin altı farklı bölgesinin, [7] Çanakkale nin rüzgar enerji potansiyelini Weibull dağılımını kullanarak araştırmıştır. Bu çalışmalar Türkiye nin farklı bölgelerini dikkate alırken, [8] kuzey-batı İran şehirlerinin, [9] Malezyada Kudat ve Labuan nın, [1] İtalya nın Liguria bölgesinin, [11] Ruanda nın, Weibull ve/veya Rayleigh dağılımlarına dayalı rüzgar hızı özelliklerini ve rüzgar enerjisi potansiyelini araştırmıştır. Weibull un bu kadar yaygın çalışılması, dağılımın şekil ve ölçek parametrelerini hesaplamak için çeşitli yöntemlerin geliştirilmesine sebep olmuştur [12-19]. En küçük kareler, en çok olabilirlik ve moment yöntemleri Weibull dağılımının parametrelerini tahmin etmede kullanılan en yaygın metotlardır. Bu çalışmada performansının iyi olduğu gözlemlenen ve optimum asimtotik özelliklere sahip olan en çok olabilirlik yöntemi kullanılarak ele alınan dağılımların parametreleri tahmin edilecektir [12]. Öte yandan, Weibull dağılımının doğa da karşılaşılan tüm rüzgar tiplerini modelleyemediği bilimsel çalışmalarda gözlemlenmiştir. Bu yüzden Weibull a alternatif pek çok dağılım önerilmiştir. Örneğin, [2] ve [21] Mixture-Weibull dağılımının kullanımını, [22] entropi ölçüsüne dayalı dağılımları, [23] çok parametreli dağılım ailelerini, [24] Truncated Weibull dağılımını, [25] Jonhson SB dağılımını, Weibull dağılımına alternatif olarak önererek, rüzgar hızını modellemede alternatif olabileceklerini savunmuştur. Alternatif dağılımların önerilmesine ilişkin çalışmaların yanısıra, konuya ilişkin dikkate değer sayıda derleme makalesi mevcuttur [26-29]. Bu çalışmada, Anadolu Üniversitesi tarafından desteklenen ve tarafımızca yürütülen Rüzgar Hızını Modellemede Önerilen İstatistiksel Dağılım Aileleri: Türkiye nin Farklı Bölgelerinin Rüzgâr Gücü Potansiyelinin Önerilen Dağılımlarla Araştırılması başlığı altındaki bilimsel araştırma projesi kapsamında performansı yüksek olan istatistiksel dağılımları belirlemek ve bu dağılımları araştırmacılara sunmak amacıyla yapılmıştır. Bu bağlamda çalışmada ele alınan dağılımlar: Weibull, Rayliegh, Lognormal, Gamma, Genelleştirilmiş Gamma ve Nakagami dağılımlarıdır. Ayrıca şunu vurgulamak isteriz ki Nakagami dağılımı rüzgar enerjisi alanında hiç kullanılmamıştır. Modelleme performansı yüksek olan dağılımlar belirlenerek rüzgar enerjine yatırım yapmak isteyen veya bilimsel olarak çalışan araştırmacıların kullanımına sunulacaktır.

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 364 2. İSTATİSTİKSEL DAĞILIMLAR İstatistik de, rassal değişkenin olasılık yoğunluk fonksiyonu, rassal değişkeni karakterize eden matematiksel bir modeldir. Bu model, veriye uyabilmek için ne kadar esnek ve kolay hesaplanabilir ise o kadar iyi model olarak değerlendirilir. Bu bölümde, bu çalışma kapsamında, rüzgar hızı modellemesinde ve dolayısıyla rüzgar gücü, rüzgar enerji tahminlemelerinde kullanabilecek istatistiksel dağılımlar tanıtılacaktır. 2.1. Weibull Dağılımı (WD) Weibull, rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemede en çok kullanılan istatistiksel dağılımdır. İki parametreli WD nin olasılık yoğunluk fonksiyonu (oyf) aşağıdaki gibidir. f(v) = k c (v c ) k 1 exp ( ( v c ) k). (1) burada v rüzgar hızı (m/s), k ve c sırasıyla şekil ve ölçek parametreleridir. WD nin kümülatif dağılım fonksiyonu (kdf) ise F(v) = 1 exp ( ( v c ) k) (2) şeklindedir. Şekil parametresi, ekvator yakınlarında 1 civarında, ılıman enlemlerde 2 ve sürekli rüzgar alanları için ise 3 civarındadır [3]. Rüzgar gücü hesaplamalarında kullanılacak olan WD nin sıfır civarındaki r. momenti aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır. μ r = E(v r ) = c r Γ (1 + r ), v > (3) k Bu formülde, E(. ) beklenen değer operatörü, Γ(. ) Gamma fonksiyonudur. f(v) 1.2 1.8.6.4.2 Weibull Dağılımı k=.75 k=1 k=1.5 k=1.75 k=2 k=2.5 1 2 3 4 5 v Şekil 1. Weibull dağılımının oyf grafiği (c=1)

Sayfa No: 365 İ. USTA, Y. M. KANTAR Şekil 1 de farklı şekil parametreleri için Weibull dağılımının oyf nun grafiği verilmektedir. Bu grafiğe bakıldığında dağılımın sağa çarpık ve simetrikliğe yakın şekiller alabildiği gözlenmektedir. 2.2. Rayleigh Dağılımı (RD) WD de şekil parametresi 2 alındığında özel olarak RD elde edilir. Bu yüzden WD ye göre daha az esnektir. Rayleigh dağılımının oyf ve kdf aşağıdaki şekilde ifade edilir. f(v) = 2v c 2 exp ( (v c ) 2 ), v > (4) F(v) = 1 exp ( ( v c ) 2). (5) RD nin en büyük avantajı sadece ortalama rüzgar hızı bilinmesi ile dağılımın kolayca belirlenebilmesidir. RD nin yüksek rüzgar hızlarında iyi performans gösterdiği pek çok referansta vurgulanmıştır. Dağılımının sıfır civarındaki r. momenti: μ r = E(v r ) = c r Γ (1 + r ), (6) 2 şeklindedir. Şekil 2 ye dikkat edilirse, RD nin oyf sinin şekillerinin aynı ancak farklı ölçeklere sahip olduğu görülmektedir. RD çarpıklık katsayı.6311 olduğu için dağılım her zaman sağa aynı derecede çarpıktır ve bu yüzden sadece sağa çarpık veri için uygun model olabilir. f(v) 1.2 1.8.6.4.2 Rayleigh Dağılımı k=.75 k=1 k=1.5 k=1.75 k=2 k=2.5 1 2 3 4 5 v Şekil 2. Rayleigh dağılımının oyf grafiği 2.3. Gamma Dağılımı (GD)

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 366 GD nin oyf si, Gamma fonksiyonu yardımıyla f(v) = v exp ( v k 1 c ) c k, k, c > (7) Γ(k) şeklinde tanımlanır. Bu ifadedeki k ve c parametreleri sırasıyla GD nin şekil ve ölçek parametreleridir. GD nin kdf si ise Gamma ve tamamlanmamış Gamma fonksiyonu yardımıyla aşağıdaki gibi ifade edilir. F(v) = γ(k, v c ) Γ(k). (8) Burada γ(. ) tamamlanmamış Gamma fonksiyonudur. Dağılımın sıfır etrafındaki r. momentleri μ r = E(v r ) = c Γ(r + k) r, r > k (9) Γ(k) şeklindedir. Şekil 3 den görülmektedir ki GD esnek bir dağılım ailesidir. Çarpıklık ve basıklık katsayıları sabit olmayıp GD nin şekil ve ölçek parametrelerine bağlıdır. GD sağa çarpık veya simetriğe yakın şekiller alabilir. f(v) 1.2 1.8.6.4.2 Gamma Dağılımı k=.75 k=1 k=1.5 k=1.75 k=2 k=2.5 1 2 3 4 5 v Şekil 3. Gamma dağılımının oyf grafiği (c=1) 2.4. Genelleştirilmiş Gamma Dağılımı (GGD)

Sayfa No: 367 İ. USTA, Y. M. KANTAR İki parametreli Gamma dağılımının bir genelleştirilmesi olarak ortaya çıkan dağılımın oyf si aşağıdaki gibidir. f(v) = p c k vk 1 exp ( (v c )p ) Γ ( k p ), k, c > (1) Burada k ve p parametreleri GGD nin şekil parametreleri ve c ise ölçek parametresidir. k=p olduğunda GGD WD ye dönüşürken, p=1 durumunda GD dağılımı olmaktadır. GGD nin kdf si γ ( k p, (v c )p ) F(v) = Γ ( k (11) p ) şeklindedir. GD de olduğu gibi γ tamamlanmamış Gamma fonksiyonudur. GGD ye dayalı teorik rüzgar gücü hesaplamalarında kullanılacak sıfır etrafındaki r. momentlerinin formülü r + k Γ ( μ r = E(v r ) = c r p ) şeklindedir [31]. Γ ( k p ), r > k (12) f(v) 1.2 1.8.6.4.2 Genelleştrilmiş Gamma Dağılımı k=.75 k=1 k=1.5 k=1.75 k=2 k=2.5 1 2 3 4 5 v Şekil 4. Genelleştrilmiş Gamma dağılımının oyf grafiği (c=1 ve p=1.5) GGD nin iki şekil parametresi vardır. Şekil 4 de c=1 ve p=1.5 alınarak dağılımın k parametresinin farklı değerleri için oyf leri görülmektedir.

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 368 2.5. Lognormal Dağılımı (LND) Normal dağılıma dayalı olarak türetilen log-normal (LN) dağılımının oyf si exp ( (ln( v c )2 /2k 2 )) f(v) =, c > (13) vk 2π şeklindedir. Bu ifadedeki c parametresi diğer dağılımlarda olduğu gibi ölçek parametresi iken, k şekil parametresi olarak ifade edilmektedir. LN ye sahip rassal değişkeninin kdf si normal dağılımın kdf si yardımıyla ifade edilmektedir. Φ standart normal dağılımın kdf si olmak üzere, LND nin kdf si F(v) = Φ ( ln (v c ) k ) (14) olarak ifade edilir. Dağılıma dayalı teorik güç hesabında gerekli olan sıfır etrafındaki 3. momenti ise aşağıdaki moment eşitliğinde r=3 için elde edilir. μ r = E(v r ) = exp (rμ +.5r 2 c 2 ) (15) f(v) 1.2 1.8.6.4.2 Lognormal Dağılımı k=.5 k=.75 k=1 k=1.25 k=1.5 k=2 Şekil 5 Log-normal dağılımının oyf grafiği (c=1) Farklı k değerleri için LND nin oyf grafikleri Şekil 5 de verilmiştir. 2.6. Nakagami Dağılımı (ND) ND ye sahip rassal değişkenin oyf 1 2 3 4 5 v f(v) = 2kk Γ(k)c k v2k 1 exp ( kv2 ), v > (16) c

Sayfa No: 369 İ. USTA, Y. M. KANTAR şeklindedir. Dağılımın tahmincileri ve uygulamaları [32] çalışılmıştır. Rüzgar alanında uygulaması, bu çalışmada ilk kez yapılacaktır. Dağılımın şekil parametresi k, ölçek parametresi c dir. Nakagami dağılımının kdf si F(v) = γ(k, kv2 c ) Γ(k) (17) şeklindedir. ND nın sıfır civarındaki r. momenti aşağıdaki formülle ifade edilir. μ r = E(v r ) = Γ (k + r 2 ) ( c r Γ(k) k ) 2. (18) ND nın momentlerinin açık formülünün olması rüzgar gücünün dağılıma dayalı hesabını da kolaylaştırmaktadır. Aksi durumda dağılıma dayalı rüzgar gücü hesaplamalarında nümerik integral hesabı yapılması gerekmektedir [24]. f(v) 1.2 1.8.6.4.2 Nakagami Dağılımı k=.25 k=.5 k=.75 k=1 k=1.25 k=1.5 Şekil 6. Nakagami dağılımının oyf grafiği (c=1) ND nin farklı şekil parametreleri için elde edilen oyf grafikleri Şekil 6 da görülmektedir. Bu şekilden, ND nin sağa çarpık ve simetrik bir dağılım olduğu görülmektedir. 3. PERFORMANS ANALİZİ 1 2 3 4 5 v Gözlenen rüzgar hızı için en uygun istatistiksel dağılımının belirlenmesinde gerekli model seçim kriterleri bu bölümde tanıtılacaktır. 3.1. İstatistiksel Kriterler

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 37 Bu çalışmada, dağılımların rüzgar hızı verisini modelleme performanslarını karşılaştırmak için dağılımın teorik ve gözlenen olasılıklarına dayalı olan belirlilik katsayısı (R 2 ), hata kareler ortalaması karekökü (RMSE) ve Kolmogorov-Simirnov (KS) test kriterleri kullanılacaktır [23-24]. Bu istatistiklerin formülleri sırasıyla aşağıdaki şekildedir: R 2 = 1 n (y j x j ) 2 j=1 n (y j y ) 2 j=1 RMSE = ( n (y j x j ) 2.5 j=1 ) n (19) (2) KS = max v F n(v) F(v) (21) Bu formüllerde n toplam sınıf aralık sayısı, y j, j. aralıkta gözlenen rüzgar hızı olasılığı, x j, j. aralıkta ele alınan dağılım yardımıyla tahmin edilen teorik rüzgar hızı olasılığı, y, y j değerlerinin ortalaması, F n (v) veriden elde edilen kdf, ve F(v) ele alınan dağılımdan elde edilen kdf i göstermektedir. Rüzgar hızı verileri için en iyi modellemeyi sağlayan dağılım, R 2 si büyük, RMSE ve KS küçük olacak şekilde seçilmelidir. 3.2 Rüzgar Güç Hata Kriteri Rüzgar gücü f(v) oyf na dayalı olarak P f = 1 2 ρa v3 f(v)dv = 1 2 ρaμ 3 (22) biçiminde hesaplanır. Bu formül de, hava yoğunluğu (1.225 kg/m 3 ) ve A türbün süpürme alanıdır. Dikkat edilirse rüzgar gücü, 3. momentte dayalı hesaplanmaktadır. Buna göre, WD, RD, GD, GGD, LND ve ND larına dayalı rüzgar gücü formülleri aşağıdaki gibi elde edilir. P WD = 1 2 Aρ c3 Γ (1 + 3 p ) (23) P RD = 1 2 Aρc3 Γ (1 + 3 2 ) (24) P GD = 1 Γ(3 + k) Aρ c3 2 Γ(k) (25) P GGD = 1 2 Aρ c3 Γ ( 3 + k p ) Γ ( k p ) (26) P LND = 1 2 ρa exp (3μ + 4.5c2 ) (27)

Sayfa No: 371 İ. USTA, Y. M. KANTAR P ND = 1 2 Aρ Γ (k + 3 2 ) ( c 3 Γ(k) k ) 2 (28) Gözlenen rüzgar hızı frekansından elde edilen rüzgar gücü formülü: n P REF = 1 2 ρa v i 3 i=1 n (29) şeklindedir. P REF referans rüzgar gücü olarak ifade edilmektedir [3, 4]. Bu bağlamda, ele alınan dağılımlar rüzgar gücünü tahmin etme bakımından da karşılaştırılabilir. Rüzgar gücü hata kriteri olarak aşağıdaki formül kullanılacaktır. WPE = P REF P D P REF x1 (3) Burada P D ele alınan dağılıma dayalı rüzgar gücüdür. Açıktır ki WPE değeri küçük olan dağılım iyi dağılım olarak kabul edilir. 4. VERİ Rüzgar enerjisi potansiyelini belirleyen en önemli faktör rüzgarın hızıdır. Ayrıca her bölgenin kendine has rüzgar karakteristiği vardır. Bu nedenle, bu çalışmada dağılımların performansını inceleyebilmek için İç Anadolu bölgesindeki Niğde ilinin 37.54 enlem ve 34.48 boylam koorninatlarına sahip Ulukışla ilçesi ve Marmara bölgesindeki İstanbul ilinin 4.99 enlem ve 2.7 boylam koorninatlarına sahip Göztepe ilçesinde ölçülen saatlik ortalama (m/s) rüzgar hızı verileri kullanılmıştır. Çizelge 1. Rüzgar hızının tanımlayıcı istatistikleri. Göztepe Ulukışla Ort Var S K N Ort Var S K N Ocak 2.92 3.677.491 2.442 74 2.894 4.147.875 2.844 744 Şubat 2.92 3.677.491 2.442 74 2.533 3.428.921 3.93 671 Mart 2.283 2.155.484 2.391 74 2.938 4.111 1.37 6.7 744 Nisan 2.322 1.959.456 2.621 717 2.732 3.38.821 3.44 718 Mayıs 2.187 1.724.598 2.888 74 2.787 2.722.55 2.458 744 Haziran 2.325 1.872.3 2.16 715 2.426 2.162.624 2.95 719 Temmuz 3.179 2.372 -.39 2.113 741 2.772 2.93.47 2.458 744 Ağustos 2.392 2.3.425 2.295 73 2.522 2.421.398 2.111 743 Eylül 2.234 2.417.69 2.9 691 2.32 2.74.62 2.65 72 Ekim 2.279 2.72.733 3.141 722 2.286 2.47.643 2.632 743 Kasım 2.171 1.748.339 2.515 71 2.776 3.7.712 3.83 72 Aralık 1.779 1.711.789 2.881 72 2.71 3.663 1.412 5.469 744 Tüm Yıl 2.362 2.38.611 2.814 8628 2.641 3.26.937 4.2 8754 Not: Ort, Var, S, K sırasıyla rüzgar hızının, ortalaması, varyansı, çarpıklığı, basıklığını ve N toplam gözlem sayısını göstermektedir.

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 372 Türkiye de, bir bölgeye rüzgar santralinin kurulmasının uygunluğunun analiz edilmesi amacıyla en az 1 yıl süre ile rüzgar verilerinin ölçülmesi zorunluluğu olduğundan dolayı bölgelerin bir yıllık verisi ile çalışılmıştır [33]. Çizelge 1 de rüzgar hızı verilerin betimleyici istatistikleri verilmiştir. Çizelgeye bakıldığında verilerin farklı ortalama, çarpıklık ve basıklık değerlerine sahip olduğu böylece rüzgar hızının farklı istatistiksel özellikleri sahip olduğu söylenebilir. 5. BULGULAR VE TARTIŞMA Ele alınan dağılımların parametre tahminleri ve bu dağımları değerlendirmede kullanılacak istatistiksel kriterlerin sonuçları Çizelge 2 de verilmiştir. Tabloda verilen sonuçlar Ulukışla ve Göztepe bölgelerinin on iki aylık ve bir yıllık rüzgar hızı verileri için elde edilmiştir. Ulukışla için dağılımlar, KS istatistik sonuçlarına göre değerlendirildiğinde, Ocak ve Şubat için LND dağılımı, Martta WD, Nisan, Mayıs, Haziran, Temmuz ve Ağustos aylarında ND iyi performans sergilerken, Eylül, Ekim ve tüm yıl için ise GD ve GGD nin iyi performası gözlemlenmiştir. R 2 kriteri dikkate alındığında, Ocak ve Şubat aylarında LND yüksek R 2 ye sahipken diğer tüm aylarda ve yıllık rüzgar verilerinde ND nin üstün performansı görülmektedir. RMSE ye göre ise Ocak ve Şubat ayları dışındaki tüm aylar için ND nin dikkate değer performası gözlenmektedir. Aynı Çizelgede sonuçları verilen Göztepe bölgesinde ise Şubat ve Temmuz dışında en az bir kritere göre ND en iyi dağılımdır. ND den sonra GGD ve WD nin ele alınan kriterlere göre iyi modelleme yaptığı gözlenmektedir. Ocak, Mart, Nisan, Eylül, Ekim, Kasım, Aralık ve tüm yılda ND tüm kriterlere göre en iyidir. Böylece, ND in rüzgar enerjisi tahminlemelerinde kullanılabilecek alternatif bir dağılım olabileceği sonucununa ulaşılmış olunur.

Sayfa No: 373 İ. USTA, Y. M. KANTAR Çizelge 2. Parametre tahminleri ve istatistiksel kriter sonuçları Ulukışla Göztepe c k p KS_D R 2 RMS c k p KS_D R 2 RMS E Ocak E RD 3.5377 2..213.581.58 3.4926 2..145.646.55 WD 3.2156 1.481 2.97 2.862.35 3.2172 1.48 4.61 3.856.29 LND 2.269 3.774 1.67 6.927.253.7563 3.92 9.124.713.462 GD 1.4496 51.996 4.92 8.886.282 1.6836 71.734 5.82 8.823.331 GGD 1.4137 21.991.985 7.9 6.889.278 3.4286 21.443 1.559 6.59 4.863.281 D ND 12.515 4.647 9 1.112 7.823.345 12.198.621 6 2.49 2.911.221 2 5 9 4 Şubat 1 7 7 RD 3.1366 2..227.544.67 2.779 2..1937.668.642 WD 2.7892 1.45 7.92 9.931.235 2.4245 1.358.492 9.941.253 LND 1.8658 1.844 5.76 2.945.257.4659 3.95.775.918.326 GD 1.4191 1.784 5.91 4.933.24 1.3357 81.66.343 5.955.221 GGD 2.6912 71.426 1.372 6.92 1.931.235 2.3783 1.369 1.341.492 8.941.251 ND 9.838 7.595 1 3.17 4.912.259 7.6781 3.563 5.79 9.92.325 5 1 1 Mart 6 7 RD 3.569 2..158.843.34 2.7134 2..1289.763.528 WD 3.2729 1.523 6.55.972.134 2.5221 1.518.517 4.956.218 LND 2.2761 9.764 9.9 3.912.263.5227 5.97.135 1.83.453 GD 1.3926 62.19 6.61.959.169 1.2676 71.8.794 5.934.269 GGD 1.4952 92.59 1.24 3.6 2.96.165 2.6857 81.479 1.6.517 4.959.21 ND 12.738 4.675 8 2.68 5.977.13 7.3625 4.643 7.439.975.161 1 2 3 5 Nisan 2 5 RD 3.243 2..136.82.414 2.714 2..979.878.382 WD 3.536 1.612 1.65 1.896.276 2.583 1.639.659 7.922.273 LND 2.1354 3.771 6.16 4.763.458.5745 9.855.149 4.76.564 GD 1.2534 52.18.73 5.854.339 1.153 62.18.985 3.859.371 GGD 1.4811 12.113 1.75 1.71 2.857.336 2.7466 31.594 1.733.629.928.26 ND 1.499.721 8 2.65 3.914.247 7.3462 7.713 7.653 8.942.229 6 6 1 8 Mayıs 2 9 RD 3.2383 2..17.848.352 2.556 2..785.964.231 WD 3.1337 1.749 7.61 8.919.238 2.4359 1.658.559 2.969.187 LND 2.2465 2.717 5.96 4.849.378.5243 4.847.1354 4.755.553 GD 1.127 12.473 7.76 6.97.273 1.484 62.86.877 5.919.36 GGD 1.681 2.275 1.162 9.72 2.99.269 2.561 31.618 1.733.54 4.97.183 ND 1.486 8.81 3 9.61 3.92.231 6.556 7.729 5.537 5.964.21 3 2 3 3 Haziran 2 4 RD 2.8363 2..148.617.632 2.6976 2..88.867.393 WD 2.7252 1.78 3.96 9.695.526 2.5854 1.663.621 1.95.22 LND 1.947 2.72 6.143 2.516.742.5744 8.876.15 6.722.535 GD 1.133 62.394 6.11 6.619.614 1.159 92.6.989 8.92.31 GGD 1.3661 32.23 1.132 1.14 5.628.64 2.785 41.69 1.786.586 2.952.214 ND 8.449.784 2 4 6.96 2 8.725 4.49 7.2769 7.72 2 1.66 1.947 6.27

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 374 Çizelge 2 devam. Parametre tahminleri ve istatistiksel kriter sonuçları Temmuz RD WD 3.2575 2. 3.19 1.647.17 1.18.552 2.647.6 9.49 3.5317 3.571 2. 2.134.88 9.82 LND 2.164 6.773 2.147 1.519 9.64.9759 2.74 9.135 GD 1.277 72.17 4.116 7.599 9.55 1.866 72.925 7.16 GGD 1.537 92.112 1.89 9.113 1.598.55 3.8158 32.57 2.32 4.8 D ND 1.611 4.734 8 7.14 7.682 1.46 12.472 61.8 5 3.88 3 4 Ağustos 8 6 4 RD 2.9624 2..178.436.73 2.7786 2..88 WD 2.8251 1.658 1.118.581 4.57 2.6644 1.675 2.54 LND 1.9794 2.754.14.484 5.72.6139 7.853 6.12 GD 1.1369 2.218 2.116 5.541 3.62 1.1454 32.88.68 GGD 1.3874 2.135 1.91 1.114 6.537 7.63 2.8266 1.629 1.769 6.52 ND 8.7757 9.743 4 1.112 5.618.53 7.725 8.735 4 9.49 3 4 5 Eylül 5 9 RD 2.7152 2..175.754.54 2.7213 2..154 WD 2.583 1.657 3.19 3.877 9.36 2.4341 1.377 6.47 LND 1.8257.729 2.112 3.799 1.49.4467 1.2 4.122 GD.9973 92.38 7.13 6.848 7.41 1.4456 71.545 4.69 GGD 1.2555 52.177 1.97 6.16.85 4.41 2.622 51.342 1.448 6.46 ND 7.3724 9.753 6.111 1.888.34 7.454 3.562 1 1.35 7 7 3 Ekim 6 9 RD 2.6964 2..162.813.48 2.8125 2..182 WD 2.565 1.657 1.94 5.922 4.29 2.46 1.36 6.73 LND 1.8148 9.728 4.16 1.85 1.43.4329 61.47 9.124 GD.986 2.318 3.89 6.898 7.34 1.617 31.422 3.84 GGD 1.2477 52.182 1.98 2.92 6.9 4.33 2.6441 91.273 1.376 3.72 ND 7.274 9.755 9.98 9.928 9.27 7.912 3.524 4 4.59 3 6 9 3 Kasım 4 6 RD 3.282 2..148.839.37 2.5413 2..121 WD 3.167 1.631 9.76 7.941 4.21 2.3994 1.574 1.81 LND 2.183 6.757 8.111 4.851 1.36.4744 7.932 8.16 GD 1.2485 52.223 3.76 2.915.26 1.1986 61.811 3.111 GGD 1.517 32.136 1.84 1.74 4.916 1.26 2.6167 31.519 1.75 6.77 ND 1.771.734 5 7.79 6.951.18 6.4583 5.664 8 6.77 1 6 3 9 Aralık 2 3 RD 3.397 2..176.841.36 2.279 2..185 WD 3.7 1.499 2.67 4.97 9.15 1.938 1.325 7.47 LND 2.921 9.756 9.82 8.926 2.26.298 6.982 2.99 GD 1.288 2.18 9.72 2.966.16 1.1786 1.59 4.52 GGD 1.3472 92.51 1.12.68 5.967 5.16 2.88 71.35 1.362 6.46 ND 1.954 5.663 8.82 6.961 1.17 4.8747 8.539 4 7.44 8 9 2 7 Tüm Yıl 2 2 RD 3.1624 2..168.837.38 2.828 2..121 WD 2.9491 1.573 1.79 4.949 2.19 2.643 1.494 3.44 LND 2.564 3.761 8.11 9.876 9.33.551 4.923.122 GD 1.228 42.15.78 3.928 2.24 1.3384 31.764 1.69 GGD 1.3834 62.88 1.48 8.79 1.929 5.24 2.7626 61.457 1.567.42 ND 1. 7.71 8 9.87 2.956 3.18 7.9572 8.629 7 5.34 9 6 2 4 9 3.756 6.785.382 9.598 1.83 7.749 3.828.96 6.738 4.89 8.92 5.882 3.753 7.976 8.834 9.953 4.978 9.987 8.571 4.879 7.786.866 6.883 8.921 5.87 4.853 8.631 2.788 1.865.885 1.641 1.992 6.99 1.984 7.993 1.996 6.856.981 6.844 2.955 2.983 9.993 1.36 5.35 7.64 8.48 3.34.36 5.4 4.26 6.5 4.3 1.26 8.28 5.54 9.16 8.46 6.23 6.16.11 9.71 2.34 5.52 9.37 3.33 8.27.51 1.4 4.68 8.49.38 7.35 3.79 3.13 8.47 9.19 8.13 3.7 8.41 2.14.4 8.21 3.13 1.8 6

Sayfa No: 375 İ. USTA, Y. M. KANTAR Çizelge 3 de Ulukışla bölgesi için dağılımların WPE kriterine göre karşılaştırılması verilmiştir. Ocak, Şubat ve Nisan aylarında WD, Mart ve Aralıkta GGD, Mayıs, Haziran, Temmuz, Ağustos, Eylül, Ekim ve Kasım aylarında ND en küçük WPE değerini sağlamıştır. LND dağılımın rüzgar gücü tahminlerindeki hatasının çok büyük olduğu yine bu çizelge de görülmektedir. Çizelge 3. Dağılımların WPE kriter sonuçları (Ulukışla) Aylar RD WD LND GD GGD ND Ocak 12.89.75 136.57 7.76 9.39 3 Şubat 14.7 2.6 233.23 11.8 3.9 2.77 Mart 17.15 6.61 124.44.17.36 8.8 Nisan 8.82 1.35 185.84 15.4 1.71 1.38 Mayıs 3.64 2.71 144.81 17.4 1.92 1.2 Haziran 5.13 2.33 136.56 16.19 1.92.45 Temmuz 4.26 6.1 212.14 24.58 18.18 3.1 Ağustos 3.51 6.36 179.55 23.5 18.9 5.18 Eylül 6.18 2.77 135.96 15.1 11.52.34 Ekim 6.41 2.41 133.32 14.39 1.86.4 Kasım 7.39 2.37 17.22 16.8 11.81.28 Aralık 18.63 8.18 12.74 4.43 3.28 1.1 Tüm Yıl 11.17.36 149.54 1.4 8.8 3.22 Çizelge 4 de, Göztepe için hesaplanan WPE dikkate alındığında, hemen hemen tüm aylar için ND dağılımın WPE kriterine göre ilk üç dağılım arasında olduğu gözükmektedir. Ocak, Mart, Mayıs, Eylül, Ekim, Kasım, Aralık ve tüm yılda ise ND en küçük WPE ye sahiptir. Çizelge 4. Dağılımların WPE kriter sonuçları (Göztepe) Aylar RD WD LND GD GGD ND Ocak 6.42 12.8 624.76 39.64 1.94 5.37 Şubat 17.6 2.19 376.14 12.96 2.48 3.94 Mart 5.69 11.43 594.16 38.67 9.71 5.21 Nisan 3.36 8.15 451.56 36.4 6.71 4.85 Mayıs 4.55 5.64 428.84 31.2 4.67 2.95 Haziran 1.1 1.1 575.87 42.59 8.8 7.3 Temmuz 7.32 4.5 219.95 32.98 2.78 7.12 Ağustos 2.45 7.59 471.36 35.51 6.29 4.99 Eylül 1.47 14.36 177.57 4.82 12.25 3.75 Ekim 12.21 18.1 1414.8 43.94 15.47 3.87 Kasım 2.51 13.31 828.69 49.3 1.44 7.79 Aralık 13.38 12.59 772.18 31.8 11.51 1.63 Tüm Yıl 7.55 1.22 647.92 36.43 8.68 3.73

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 376.35 Ulukışla-Nisan.35 Ulukışla-Mayıs.3.3.25.2.15.1.25.2.15.1.5.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8.35 Ulukışla-Kasım.4 Ulukışla-Ekim.3.35.25.2.15.1.3.25.2.15.1.5.5 2 4 6 8 1 12 1 2 3 4 5 6 7 8 Şekil 7. Rüzgar hızı histogramı ve tahmin edilen dağılımlar (Aylık veri) Ele alınan dağılımların performasını görsel olarak ortaya koyabilmek için Ulukışla ilçesinin aylık rüzgar hızı verisinin histogramı ve bu veriler için hesaplanmış parametrelerle oyf ları Şekil 7 de verilmiştir. Bu grafikler de ND dağılımının aylık rüzgar verisinin histogramına uyumu açıkça gözükmektedir. Ayrıca, bu grafiklerde RD ve LND nin diğer dağılımlara göre veriyi modelleme de yetersiz kaldığı Çizelge 2 deki sonuçları destekler şeklindedir. Göztepe ye ait bazı aylık veriler için histogram ve elde edilen oyf ları Şekil 8 de verilmiştir. Bu şekilde yine LND ve RD nin modelleme yetersizliği ile birlikte WD, GD, GGD ve ND nin veriye iyi uyumu gözlemlenmiştir.

Sayfa No: 377 İ. USTA, Y. M. KANTAR.35 Göztepe-Ocak.4 Göztepe-Mart.3.35.25.2.15.1.3.25.2.15.1.5.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7.45 Göztepe-Eylül.45 Göztepe-Kasım.4.4.35.3.25.2.15.1.35.3.25.2.15.1.5.5 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 Şekil 8. Rüzgar hızı histogramı ve tahmin edilen dağılımlar (Aylık veri).35 Ulukışla-Tüm Yıl.4 Göztepe-Tüm Yıl.3.35.25.2.15.1.3.25.2.15.1.5.5 2 4 6 8 1 12 14 Şekil 9. Rüzgar hızı histogramı ve tahmin edilen dağılımlar (yıllık veri) Şekil 9 daki yıllık bazda veriler dikkate alındığında, WD, GD, GGD ve ND nin veriyi modellemede daha iyi performans sergilediği kolayca gözlemlenebilir. 6. SONUÇLAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Türkiye deki rüzgar santrali yatırımların artırılması rüzgar enerji potansiyelinden yararlanılması bir zorunluluk haline gelmektedir. Belli bir bölgede rüzgar santrali kurulumu sürecinde önemli aşamalardan birisi rüzgar hızının doğru bir şekilde modellenmesidir. Literatürde, Weibull dağılımı rüzgar için kabul edilmiş referans dağılımdır. Ancak Weibull un her bölge ve her tip rüzgar için uygun bir dağılım olmadığı pek çok çalışmanın odak konusudur. Bu çalışmada, Weibull dağılımına alternatif olabilecek çeşitli dağılımlar ele

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 378 alınmıştır. Bu dağılımlar: Rayleigh, Lognormal, Gamma, Genelleştirilmiş Gamma ve bu çalışmada ilk kez kullanılan Nakagami dağılımıdır. Türkiye nin iki bölgesi üzerinde yapılan analizler sonucunda ele alınan dağılımlar çeşitli istatistiksel kriterler yardımıyla karşılaştırılmış, Genelleştirilmiş Gamma ve Nakagami dağılımların rüzgar verisini modellemede diğerlerine göre daha çok başarı gösterdiği, dolayısıyla Weibull a alternatif olduğu görülmüştür. Hesaplanan rüzgar gücü hatasına göre de yine Nakagami dağılımının diğerlerine göre üstünlüğü sözkonusudur. Böylece, Nakagami dağılımının rüzgar enerjisi alanında alternatif bir dağılım olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. TEŞEKKÜR Bu çalışma Anadolu Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından kabul edilen 156F532 nolu proje kapsamında desteklenmiştir. Verilen bu destek nedeniyle Anadolu Üniversitesi ne teşekkürlerimizi sunarız. KAYNAKLAR [1] Özgener Ö, Türkiye de ve dünya da rüzgar enerjisi kullanımı, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt: 4, No. 3, 22, s.159 173. [2] Karadenizli A, Eker MK., Balıkesir-Balya meteoroloji istasyonu verileri kullanılarak Weibull fonksiyonu parametrelerinin 6 farklı metodla belirlenmesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt. 17, No. 3, 215, s.163-175. [3] Özgür, M.A., Peker, Ö., Köse, R. Kütahya da Rüzgar Karakteristiğinin İstatistiksel Olarak Değerlendirilmesi, 6. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, Isparta, Türkiye, 25-27 Mayıs, 26. [4] Celik AN. A statistical analysis of wind power density based on the Weibull and Rayleigh models at the southern region of Turkey, Renewable Energy, Cilt. 29, No. 4, 24, s.593 64. [5] Akpinar EK, Akpinar S. Determination of the wind energy potential for Maden, Turkey, Energy Conversion and Management, Cilt. 45, No.18-19, 24, s.291 14. [6] Ucar A, Balo F. Evaluation of wind energy potential and electricity generation at six locations in Turkey, Applied Energy, Cilt. 86, No. 1, 29, s.1864 71. [7] Akdag S, Guler O. Calculation of wind energy potential and economic analysis by using Weibull distribution-a case study from Turkey. Part 1: Determination of Weibull Parameters, Energy Sources Part B, Cilt. 4, No.1, 29, s.1 8. [8] Fazelpour F, Soltani N, Soltani S, Rosen MA. Assessment of wind energy potential and economics in the north-western iranian cities of Tabriz and Ardabil, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Cilt. 5, 215, s. 87 99. [9] Islam MR, Saidur R, Rahim NA. Assessment of wind energy potentiality at Kudat and Labuan, Malaysia using Weibull distribution function, Energy, Cilt. 36, No. 2, 211, s.985 92. [1] Ouammi A, Dagdougui H, Sacile R, Mimet A. Monthly and seasonal assessment of wind energy characteristics at four monitored locations in Liguria region (Italy), Renewable and Sustainable Energy Reviews, Cilt. 14, No. 7, 21, s.1959 1968. [11] Safari B, Gasore J. A statistical investigation of wind characteristics and wind energy potential based on the Weibull and Rayleigh models in Rwanda, Renewable Energy, Cilt. 35, No. 12, 21, s.2874 8.

Sayfa No: 379 İ. USTA, Y. M. KANTAR [12] Kantar YM, Senoglu B. A comparative study for the location and scale parameters of the Weibull distribution with given shape parameter, Computers&Geosciences, Cilt. 34, 28, 19 9. [13] Yavuz AA. Estimation of the Shape Parameter of the Weibull Distribution Using Linear Regression Methods: Non-Censored Samples, Quality and Reliability Engineering International, Cilt. 29, No. 8, 213, s.127 1219. [14] Arslan T, Bulut YM, Yavuz AA. Comparative study of numerical methods for determining Weibull parameters for wind energy potential, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Cilt. 4, 214, s. 82 25. [15] Akdag S, Dinler A. A novel energy pattern factor method for wind speed distribution parameter estimation. Energy Conversion and Management Cilt. 16, 215, s.1124 1133. [16] Kantar YM, Usta I., Acitas. A Monte Carlo Simulation Study on Partially Adaptive Estimators of Linear Regression Models, Journal of Applied Statistics, Cilt. 38, 211, s. 1681-1699. [17] Kantar YM, Usta İ, Yenilmez İ, Arik İ. Comparison of some estimation methods of the two parameter Weibull distribution for unusual wind speed data cases, Bilişim Teknolojileri Dergisi, Cilt. 9, No. 2, 216, s.81-89. [18] Usta I. Different estimation methods for the parameters of the extended Burr XII distribution. Journal of Applied Statistics, Cilt. 4, No.2, 213, 397 414. [19] Usta I. An innovative estimation method regarding Weibull parameters for wind energy applications. Energies, Cilt. 16, 216, s. 31-314. [2] Akdag SA, Bagiorgas HS, Mihalakakou G. Use of two-component Weibull mixtures in the analysis of wind speed in the Eastern Mediterranean, Applied Energy, Cilt. 87, No. 8, 21, s.2566 73. [21] Chang TP. Estimation of wind energy potential using different probability density functions, Applied Energy, Cilt. 88, No. 5, 211, s.1848-1856. [22] Kantar YM, Usta I. Analysis of wind speed distributions: wind distribution function derived from minimum cross entropy principles as better alternative to Weibull function. Energy Conversion and Management, Cilt. 49, 28, s. 962 73. [23] Usta I, Kantar YM. Analysis of some flexible families of distributions for estimation of wind speed distributions, Applied Energy, Cilt. 89, No.1, 212, s. 355 67. [24] Kantar YM, Usta I. Analysis of the upper-truncated Weibull distribution for wind speed. Energy Conversion and Management, Cilt. 96, 215, s.81 88. [25] Soukissian T. Use of multi-parameter distributions for offshore wind speed modeling: The Johnson SB distribution, Applied Energy, Cilt. 111, 213, s.982 1 [26] Ozgur MA, Arslan O, Kose R, Peker KO. Statistical Evaluation of Wind Characteristics in Kütahya, Turkey, Energy Sources Part A-Recovery Utilization and Environmental Effects, Cilt. 31, No. 16, 29, s.145-1463. [27] Morgan EC, Matthew L, Vogel RM, Baise LG. Probability distributions for offshore wind speeds, Energy Conversion and Management, Cilt. 52, No.1, 211, s.15 26. [28] Morgan VT. Statistical distributions of wind parameters at Sydney, Australia, Renewable Energy, Cilt. 6, No. 1, 1995, s.39 47. [29] Kantar YM, Usta İ, Yenilmez İ, Arik İ. A Study on estimation of wind speed distribution by using the Modified Weibull distribution, Bilişim Teknolojileri Dergisi, Cilt. 9, No. 2, 216, s.63-7 [3] İmal M., Şekkeli M., Yıldız C. (212). Kahramanmaran Sütçü İmam Üniversitesi Ana kampüste rüzgar enerji potansiyeli araştırması ve değerlendirmesi, KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt.15, No. 2, 212.

Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 18 No: 3 Sayı: 54 Sayfa No: 38 [31] Khodabina M., Ahmadabadib A., Some properties of generalized gamma distribution, Mathematical Sciences, Cilt. 4, No. 1, 21, s. 9-28. [32] Kolar R., Jan RJ. Estimator Comparison of the Nakagami-m parameter and its application in echocardiography, Radioengineering, Cilt. 13, No. 1, 24. [33] Rüzgar Enerjisine Dayalı Lisans Başvurularının Teknik Değerlendirilmesi Hakkında Yönetmelik, http://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/28/11/28119-3.htm, Erişim Tarihi: 7.11.215. İlhan USTA; Doç.Dr. (Assoc.Dr.) Lisans derecesini (I. Anadal) 23'te Anadolu Üniversitesi İstatistik Bölümü'nden, Lisans derecesini (II. Anadal) 24'te Anadolu Üniversitesi Matematik Bölümü'nden, Yüksek Lisans derecesini 26'da Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Programı ndan, Doktora derecesini 29 yılında Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Programı ndan aldı. Hala Anadolu Üniversitesi İstatistik Bölümü'nde öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır. Temel çalışma alanları: Entropi Optimizasyon Dağılımları, İstatistik Teorisi, Sansürlü Veriler ve Parametre Tahmini, Rüzgar Enerjisi, Regresyon Analizi ve Portföy Teorisi. He has got his bachelors (first major) degree in Department of Statistics at Anadolu University, Eskisehir/Turkey in 23, his bachelors (second major) degree in Department of Mathematics at Anadolu University in 24, his master degree in Statistics MSc program at Graduate School of Science, Anadolu University in 26, and his PhD degree in Statistics PhD program at Graduate School of Science, Anadolu University in 29. He is an academic member of Department of Statistics at Anadolu University. His major areas of interests are: Entropy Optimization Distribution, Theory of Statistics, Censored Data and Parameter Estimation, Wind Energy, Regression Analysis and Portfolio Theory. Yeliz MERT KANTAR; Doç.Dr. (Assoc.Dr.) Lisans derecesini 1999'da Anadolu Üniversitesi Matematik Bölümü'nden, Yüksek Lisans derecesini 23'da Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Programı ndan, Doktora derecesini 26 yılında Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Programı ndan aldı. Hala Anadolu Üniversitesi İstatistik Bölümü'nde öğretim üyesi olarak görev yapmaktadır. Temel çalışma alanları: Entropi Optimizasyon Dağılımları, Sağlam istatistik, Rüzgar Enerjisi, Regresyon Analizi ve Mekansal istatistik. She has got her bachelor degree in Mathematics at Anadolu University, Eskisehir/Turkey in 1999, her master degree in Statistics at Graduate School of Science, Anadolu University in 23, and her PhD degree in Statistics at Graduate School of Science, Anadolu University in 26. She is an academic member of Department of Statistics at Anadolu University. Her major areas of interests are: Entropy Optimization Distribution, Robust Statistics, Wind Energy, Regression Analysis and Spatial statistics.