Elektrik güç dağıtım sistemlerine bağlı mikro şebekeler için yeni bir akıllı enerji yönetim algoritması: üniversite kampüsü örnek durum incelemesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SERCAN İSÇAN

Danışman: Oktay Arıkan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, kampüs tipi mikroşebekelerde enerji yönetimini pasif, aktif ve proaktif yaklaşımları bütünleştirerek ele alan tahmin tabanlı bir model geliştirilmiştir. Çalışmanın temel amacı, enerji tüketim ve üretim verileriyle birlikte karbon maliyetini de dikkate alan, ekonomik, çevresel ve operasyonel açıdan dengeli bir yönetim stratejisi ortaya koymaktır. İlk aşamada, 2019–2022 yıllarına ait gerçek kampüs verileri kullanılarak yük ve üretim profilleri analiz edilmiştir. Türkiye'deki yükseköğretim kurumları için geçerli tarife modelleri karşılaştırılmış ve ekonomik analiz sonucunda ÇT3Z tarifesi, kampüs yük karakteristiğiyle en uyumlu model olarak belirlenmiştir. Bu bulgu, sonraki optimizasyon çalışmalarının ekonomik referansını oluşturmuştur. Aktif enerji yönetimi aşamasında, GAMS ortamında geliştirilen KTDP modeli kullanılarak farklı işletme senaryoları değerlendirilmiştir. Ekim 2022 dönemi temel alınarak yürütülen bu analizlerde, ekonomik işletme, karbon dengesi ve pik yük azaltımı hedefleri bir arada ele alınmıştır. Ardından, BEDS entegrasyonu tasarım ve optimizasyon boyutuyla incelenmiş; kapasite değişimlerinin sistem maliyeti, pik yük ve karbon emisyonu üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Bulgular, optimal BEDS kapasitesinin 10–15 kWh aralığında yoğunlaştığını ve her senaryoda ekonomik performansı iyileştirdiğini göstermiştir. Böylelikle minimum BEDS yatırım maliyeti ile elde edilebilecek kazanımlar optimal biçimde analiz edilmiştir. Gerçek zamanlı uygulanabilirliği güçlendirmek amacıyla, beşinci bölümde KTDP sonuçları akış temelli bir karar mantığına dönüştürülmüş ve bu yapı altı farklı meta-sezgisel algoritma ile test edilmiştir. Karşılaştırmalar sonucunda Mod-3 (saatlik karbon ticareti senaryosu) altında PSO algoritmasının en dengeli performansı sağladığı görülmüştür. Tezin son aşamasında, enerji yönetim yapısı tahmin tabanlı bir biçime dönüştürülmüş; yük ve rüzgâr enerjisi üretimi için geliştirilen Geliştirilmiş-OBHOM, Geliştirilmiş-MOBHOM, Geliştirilmiş-YSA ve Çift Katmanlı-UVKB modelleri karşılaştırılmıştır. OMH hata ölçütü üzerinden yapılan değerlendirmelerde en başarılı sonuçlar OBHOM modeliyle elde edilmiş; bu model akış temelli karar mekanizmasına t+1 öngörüler şeklinde entegre edilmiştir. Böylece sistem, yalnızca geçmiş verilere tepki veren deterministik bir yapıdan çıkıp, kısa vadeli tahminlere dayalı proaktif bir karar destek sistemine dönüşmüştür. Elde edilen sonuçlar, en yüksek tahmin doğruluğuna sahip OBHOM modelinin entegre edilmesiyle, kararların dinamik ve öngörüye dayalı biçimde optimize edilebildiğini ortaya koymuştur. Tahmin verilerinin kural tabanlı yapıya dahil edilmesi sayesinde, fiyat, yük ve üretim değişkenlerinin eş zamanlı değerlendirilerek daha dengeli enerji akışları ve ekonomik olarak iyileştirilmiş işletme performansı sağlamıştır. Bu kapsamda geliştirilen model, kampüs tipi MŞ'lerde ekonomik verimlilik, enerji güvenliği ve çevresel sürdürülebilirliği bir arada gözeten akıllı ve proaktif bir enerji yönetim yaklaşımı sunmuştur.