Pompalı depolamalı hidroelektrik santraller ile ilgili yapılmış çalışmalar

Shanghai elektrik şebekesinde Tianhuangping pompalı depolamalı hidro santralinin işletilmesinin faydalarını değerlendirmek için bir simülasyon modeli Wei He tarafından sunulmuştur. Tianhuangping pompalı depolamalı hidro santralde ortalama kömür tüketimi 5.1g/kWh azalmakta ve Shanghai elektrik şebekesi için ek olarak 600MW’lık bir pik kapasite sağlanmaktadır. Bu simülasyon modeli Shanghai şebekesinde bütün güç üretim birimlerinin optimal işletimi için geliştirilmiştir. Ayrıca, TPSHP’li Shanghai şebekesinin avantajları nicel olarak gösterilmiştir[90]. Sohrabi pompalı depolamalı bir projenin değerlendirilmesi için dinamik model önermiştir. Bu dinamik modelde optimal büyüme politikası belirlenmiş ve bu model temel alınarak farklı alternatif sistemler ile birlikte değerlendirildiğinde Rodbar pompalı depolamalı sistemin daha ekonomik olduğu ispatlanmıştır[91]. Guan ve arkadaşları Lagrangian yaklaşım tekniğini kullanılarak hidro-termal sistemin zamanlı ve programlı çalışması için optimizasyon tabanlı bir metot önermiştir. Bu makalede pompalı depolamalı üniteler için çözüm metodolojisi üzerine yoğunlaşmıştır. Pompalı depolamalı üniteler üretimde, pompalamada ve boşta işletilebilirler. Haznelerde depolama yaparak pik yük saatlerinde, yükü karşılamaya yardımcı olan pompalı depolamalı sistemler önemli bir rol oynamaktadır. Sürekli dinamikleri ve kısıtları, işletme bölgelerindeki süreksizliği ve ayrık işletme durumlarını içeren bir grup alt problemleri çözmek için kullanılan verimli bir metottur. Northeast Utilities güç sistemi temel alınarak bu algoritma ile sonuçlar test edildiğinde çözümün etkili ve optimuma yakın olduğu görülmüştür[92]. Katsaprakakis ve arkadaşları Astypalaia

adası için bir güç üretim sistemi önermiştir. Astypalaia enterkonnekte şebekeye bağlı olmayan Ege Denizi’nde bulunan küçük bir adadır. Enerji üretimi sadece bir termoelektrik santral tabanlıdır. Adanın 2003 yılında maksimum yıllık güç talebi 1,78MW ve enerji üretim maliyeti 0,20Euro/kWh’ten daha yüksektir. Önerilen sistemde rüzgar enerjisinden maksimum faydalanma ve tüketilen elektrik enerjisinin üretiminde ithal edilen fosil yakıtların kullanımının minimuma indirgenilmesi amaçlanmaktadır. Rüzgar çiftliği temel güç üretim ünitesidir. PSS stokastik rüzgar üretiminde güç talebine adaptasyonu sağlamayı amaçlamaktadır. Termik santral ise sadece pik yük durumunda devreye girmektedir. Makalede yatırım tabanlı bir model önerilmiştir. Yatırım rüzgar çiftliği ve PSS’den oluşmaktadır. Tanıtılan sistemin başlangıç ve işletme- bakım maliyet parametreleri yaklaşık olarak tahmin edilmiştir. Optimizasyon kriterleri yatırım finansal indekslerden oluşmakta olup, finansal hassasiyet analizi gerçekleştirilmiştir[93]. Planlamada en önemli konulardan biri hidroelektrik santrallerin kurulum kapasitesini belirlemek ve yıllık enerji değerini tahmin etmektir. Hosseini ve arkadaşları bu makalede bir metot üzerine yoğunlaşmışlardır. Hassasiyet analiz metodu kullanılarak bir hidroelektrik santralin en önemli ekonomik indislerinin tahmini ve enerji hesapları için bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Monte Carlo metodu kullanılarak belirli bir yük süreç eğrili bir hidroelektrik santralin ünitelerinin sayısı için bir güvenilirlik indisleri hesaplayacak Matlab yazılım programından başka bir program daha geliştirmişlerdir. Son olarak teknik ekonomik ve güvenilirlik indisleri karşılaştırılarak hidroelektrik santralin kurulum kapasitesi belirlenecektir. Yukarıda bahsettiğimiz algoritmalar İran’ın kuzey batısında yer alan Bookan isimli mevcut bir santrale uygulandığında 30MW’lık kapasite elde edilir[94]. Nanahara ve Takimoto pompa depolamalı sistemlerde hazne boyutunu belirlemek için bir metot tanımlamışlardır. Bu çalışmada, pompalı depolamalı sistemlerin hem günlük hem de haftalık birlikte işletilmesi durumları için kaynak ve talep kapasitesindeki belirsizliği de dikkate alarak Monte Carlo benzetim metodu sunulmuştur. Önerilen metotda güç sistem güvenilirliği açısından bakıldığında gerekli hazne kapasitesi belirlenmiştir. Yük profili ve üretim üzerinde gereken hazne boyutunun hassasiyeti örnek bir çalışma üzerinde irdelenmiştir[95]. Kaldellis ve arkadaşları Ege Denizinde orta büyüklükte bir ada olan Archipelago’da kombine rüzgar hidro enerji santrali kurma olasılığını tekno-ekonomik temelli olarak araştırmışlardır. Bu bölgelerde elektik üretim

maliyetinin yüksek olmasının yanı sıra bölgede rüzgar potansiyelinin oldukça iyi olması önerilen çözümün kullanılabilirliğini artırmaktadır. Ek olarak optimum boyutta su haznesi ve rüzgar türbin sayısı seçerek tekno-ekonomik tabanlı parametrik analizler gerçekleştirmiştir. Gerçek zamanlı ölçümler ile deneysel veriler tabanlı elde edilen hesaplama sonuçları önerilen çözümün geçerliliğini ispatlamıştır. Dahası, uzak sistemlerin elektrik talebini her durumda karşılamıştır. İthal edilen yakıt miktarını minimize ederek, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını %90’lara ulaştırmış ve negatif çevre etkileri azaltılmıştır. Ayrıca Kaldellis rüzgar türbin tipi ve modeli seçildikten sonra talep edilen enerjinin tamamını karşılayacak şekilde bir model geliştirmiştir. Bu modelde talep edilen enerji miktarının karşılanması için minimum ve maksimum türbin sayısı belirlenir. Denklem 4.1 ve 4.2’de minimum ve maksimum rüzgar türbin sayılarını veren ifadeler görülmektedir.

0 min _8760CF.N E E z _ total  (4.1)   0 max . 8760CF N E E z _ total  (4.2)

Burada bölgenin potansiyeline en uygun seçilmiş rüzgar türbininin anma gücü (MW) N , yıllık toplam talep edilen enerji miktarı 0 Etotal_{, her bir yıl için toplam} talebin artış miktarı , kapasite faktörü CF, enerji dönüşüm katsayısı E ’ yı ifade etmektedir. Modellemede Türkiye’nin nüfus artışı dikkate alındığında  değeri E yıllık %5 olarak belirlenmiş olup, modellemede denklem 4.3’deki ifade kullanılarak minimum ve maksimum türbin sayılarının ortalaması alınarak hesaplanmıştır.

2 min max z z z  (4.3)

zmin minimum rüzgar türbin sayısını, zmax maksimum rüzgar türbin sayısı, z ise