T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
BİRİKTİRMELİ BARAJ HAZNELERİNDE İŞLETME
EĞRİSİNİN OLUŞTURULMASI
(ADIGÜZEL/DENİZLİ BARAJI ÖRNEĞİ)
YÜKSEK LİSANS TEZİ
SİDAR ANIL ÖZALP
T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
G
BİRİKTİRMELİ BARAJ HAZNELERİNDE İŞLETME
EĞRİSİNİN OLUŞTURULMASI
(ADIGÜZEL/DENİZLİ BARAJI ÖRNEĞİ)
YÜKSEK LİSANS TEZİ
SİDAR ANIL ÖZALP
i
ÖZET
BİRİKTİRMELİ BARAJ HAZNELERİNDE İŞLETME EĞRİSİNİN
OLUŞTURULMASI (ADIGÜZEL/DENİZLİ BARAJI ÖRNEĞİ)
YÜKSEK LİSANS TEZİ SİDAR ANIL ÖZALP
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
(TEZ DANIŞMANI: YRD. DOÇ. DR. MUTLU YAŞAR) DENİZLİ, ŞUBAT - 2016
Tamamen fosil yakıtlardan oluşan, çevresel değerlerin yanında ekonomik ve politik anlamda da ülkemiz açısından olumsuz etki yaratan ithal enerji kaynaklarının yüksek oranda kullanımı, yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının ve potansiyelinin geliştirilmesinin kaçınılmaz olduğunu açıkça göstermektedir. Ülkemizin yerli ve yenilenebilir birincil enerji kaynağı olan hidroelektrik enerji üretiminin en büyük değerlere çıkarılması, ancak doğru hazne işletme politikalarının geliştirilmesi ile mümkün olmaktadır. Planlama aşamasında veya işletmede bulunan hidroelektrik santrallerine özel hazne işletme eğrileri geliştirilerek, haznenin olası kurak ve sulak dönemlerde eniyi seviyede işletilmesi ile enerji üretiminde en yüksek fayda sağlanmaktadır. Bu tez kapsamında yapmış olduğumuz çalışmada, Adıgüzel Barajı ve HES için özel hazne işletme eğrisi geliştirilmiştir. Haznenin işletileceği eniyi seviyeleri belirlemek için öncelikle Ardışık Akım Ötelemesi yöntemi kullanılmış ve bu seviyelerde en fazla enerji üretimini sağlayacak amaç fonksiyonu tespit edilerek Genetik Algoritmalar yöntemi ile eniyileme çalışması yapılmıştır. Bu çalışma kapsamında işletme eğrisi elde edilmeye çalışılırken, halihazırdaki işletmeci EÜAŞ’ın tüm kısıtları kullanılmıştır. 183 aylık işletme dönemi baz alınarak elde edilen bu seviyeler, Adıgüzel Barajı ve HES için işletme politikasını belirlemektedir. Bu işletme dönemi için mevcut işletmeye ait hazne seviyeleri ve üretilen toplam enerji miktarları karşılaştırıldığı zaman; elde edilen işletme eğrisi ile haznenin daha yüksek seviyelerde işletildiği ve oluşan bu düşü artışının doğal sonucu olarak da üretilen toplam enerjinin mevcut işletmeci tarafından üretilen enerjiden yaklaşık olarak % 14 oranında fazla olduğu görülmüştür.
ANAHTAR KELİMELER: Hazne İşletmesi, İşletme Eğrisi, Ardışık Akım Ötelemesi, Genetik Algoritmalar, Eniyileme, Hidroelektrik.
ii
ABSTRACT
OBTAINING OF RULE CURVE IN DAMS WITH RESERVOIR (CASE STUDY: ADIGÜZEL/DENİZLİ DAM)
MSC THESIS SIDAR ANIL OZALP
PAMUKKALE UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE CIVIL ENGINEERİNG
(SUPERVISOR: ASSIST. PROF. DR. MUTLU YASAR) DENİZLİ, FEBRUARY 2016
High rate of utilization of import energy resources, which are totally fossil based and creating adverse effects for our country both in terms of economic and political sense together with the environmental value, clearly demonstrate that it is inevitable to develop the potential and utilization of local and renewable energy resources. It is possible to increase the production of hydroelectric power, which is our country's local and renewable primary energy source, up to the maximum value, only when accurate reservoir operation policies are developed. By developing specific reservoir rule curves to hydroelectric power plant on the planning stage or in operation, maximum benefits on the generation of energy are gained by operating the reservoir at optimum levels on possible dry and wet periods. In this thesis work, special reservoir rule curve for Adıgüzel Dam and HEPP has been developed. To determine the best level of the reservoir to be operated, primarily Sequential Streamflow Routing method was used and the objective function at these levels were determined to provide the maximum energy generation and then optimization study was conducted by the method of Genetic Algorithms. In the scope of this study, all the constraints of the current operator EÜAŞ (Electricity Generation Company) were used to obtain operation curves. These levels which were obtained during 183 monthly operational period, determine the operational policy of Adıgüzel Dam and HEPP. When reservoir levels of the existing operation and the amount of the total energy produced were compared by the rule curve obtained, it was seen that reservoir was operated with higher levels and as a result of this concomitant head increase, total energy production was greater than the energy produced by existing operators at a rate of 14%.
KEYWORDS: Reservoir Operation, Rule Curve, Sequential Streamflow Routing, Genetic Algorithms, Optimisation, Hydropower.
iii
İÇİNDEKİLER
Sayfa ÖZET ... i ABSTRACT ... ii İÇİNDEKİLER ... iii ŞEKİL LİSTESİ ... v TABLO LİSTESİ ... viKISALTMALAR LİSTESİ ... vii
SEMBOL LİSTESİ ... viii
ÖNSÖZ ... x
1. GİRİŞ ... 1
1.1 Çalışmanın Amacı ... 2
2. LİTERATÜR ... 4
2.1 Hazne İşletme Çalışması ... 4
2.2 Hidroelektrik Enerji Potansiyelinin Belirlenmesi ... 5
2.3 İşletme Eğrisi Geliştirilmesi İçin Eniyileme Yöntemleri ... 6
2.3.1 Matematiksel Modellemeler İle Eniyileme ... 6
2.3.2 Genetik Algoritmalar İle Eniyileme ... 8
2.3.2.1 Genetik Algoritmalar ... 8
2.3.2.2 İkilik ve Onluk Sayı Tabanlı Genetik Algoritmalar ... 9
2.3.2.3 Çok Barajlı Sistemlerde Genetik Algoritmaların Uygulanması ... 11
2.3.2.4 Genetik Algoritmaları Geliştirilmek İçin Yapılan Çalışmalar 14 2.4 Paket Programlar ile Hazne İşletme Eğrisi Geliştirilmesi ... 14
2.4.1 MATLAB (MathWorks®) Ortamında Eniyileme Çalışmaları .... 14
2.4.2 Microsoft Excel Ortamında Eniyileme Çalışmaları ... 15
3. HAZNE İŞLETME ÇALIŞMASI ... 16
3.1 Ardışık Akım Ötelemesi ... 17
3.2 İşletme Eğrisi ... 18
4. PROJE SAHASININ TANITILMASI ... 20
4.1 Coğrafi Özellikler ... 20
4.2 İklim ve Su Kaynakları ... 21
4.2.1 Meteoroloji ... 22
4.2.2 Su Temini ... 23
4.2.3 Sulama ... 25
4.3 Adıgüzel Barajı ve HES’e Ait Karakteristik Özellikler ... 26
4.4 İşletme Tarihçesi ... 27
5. YÖNTEM VE METODOLOJİ ... 31
5.1 Ardışık Akım Ötelemesi ve İşletme Eğrisi Geliştirilmesinde Kullanılacak Veriler ... 31
5.1.1 Kot-Alan-Hacim Değerleri ... 31
5.1.2 Kuyruk Suyu Seviyesi ... 32
5.1.3 İşletme Eğrisi Geliştirmede Kullanılan Karakteristikler ... 34
5.2 Genetik Algoritmalar ile Eniyileme ... 37
5.2.1 Genetik Algoritmaların Kullanım Amaçları ... 38
5.2.2 Genetik Algoritmaların Temel Kavramları ... 38
iv
5.2.4 İkilik Sayı Tabanlı Genetik Algoritmalar ... 41
5.2.5 Onluk Sayı Tabanlı Genetik Algoritmalar ... 42
5.2.6 Örnek: Genetik Algoritma ile Bir Fonksiyon En İyilemesi ... 44
5.3 Ardışık Akım Ötelemesi ile Hazne İşletme Çalışması İş Akışının Belirlenmesi ... 46
5.4 İşletme Eğrisi Geliştirilmesi İçin Eniyileme ... 56
6. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 60
7. KAYNAKLAR ... 65
v
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa
Şekil 1: Dünya'da kullanılan birincil enerji kaynakları (Koç ve Şenel 2013). .... 1
Şekil 2: Türkiye’de kullanılan enerji kaynaklarının kaynaklara göre kurulu güç dağılımları (TEİAŞ, Kasım 2015). ... 2
Şekil 3: Adıgüzel Barajı ve HES’e ait hazne işletme çalışması ve süreklilik denkleminin şematik gösterimi. ... 17
Şekil 4: Hazne işletme eğrisi örneği... 18
Şekil 5: Proje alanının Türkiye ve Denizli ilindeki yeri. ... 21
Şekil 6: Adıgüzel Barajı ve HES memba ve mansap boy kesiti (www.geodata.ormansu.gov.tr). ... 22
Şekil 7: 1999 - 2014 su yılları arası aylık ortalama buharlaşma miktarları (m3) (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları)... 23
Şekil 8: Adıgüzel Barajı su temini haritası (www.geodata.ormansu.gov.tr). ... 24
Şekil 9: 1999 - 2014 su yılları arası aylık ortalama giriş akımları (m3) (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları)... 24
Şekil 10: 1999 - 2014 su yılları arası aylık ortalama sulama miktarları (m3) (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları)... 25
Şekil 11: Adıgüzel Barajı ve HES genel görünümü (www.adıgüzel.gov.tr). ... 27
Şekil 12: İşletme çalışmasına esas 183 aylık dönem için giriş akımları. ... 29
Şekil 13: Kot-alan-hacim eğrisi. ... 32
Şekil 14: Kuyruk suyu anahtar eğrisi. ... 33
Şekil 15: Farklı türbin tiplerine göre türbin verim eğrileri (Hidroelektrik enerji, [online]). ... 35
Şekil 16: Adıgüzel HES Türbin verim eğrisi. ... 36
Şekil 17: İkilik sayı tabanlı genetik algoritmalar ile biyolojik evrim arasındaki benzetim (Şen 2004). ... 42
Şekil 18: İkilik sayı tabanlı genetik algoritmaların akış diyagramı (Şen 2004). ... 43
Şekil 19: Onluk sayı tabanlı genetik algoritmaların akış diyagramı (Şen 2004). ... 44
Şekil 20: Mutasyon yöntemleri ve etkileri. ... 45
Şekil 21: Ardışık Akım Ötelemesi yöntemi iş akış diyagramı. ... 47
Şekil 22: Yakınsama grafiği. ... 59
Şekil 23: EÜAŞ’a ait ve eniyileme sonucu elde edilen işletme seviyesi değerleri grafiği. ... 61
Şekil 24: EÜAŞ’a ait ve eniyileme sonucu elde edilen enerji üretim değerleri. ... 63
vi
TABLO LİSTESİ
Sayfa
Tablo 1: Adıgüzel Barajı ve HES’e ilişkin karakteristik özellikler. ... 26
Tablo 2: İşletme yıllarına esas yıllık su gelirleri ve yıllık enerji üretimleri (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları)... 28
Tablo 3: EÜAŞ ortalama aylık hazne işletme seviyeleri (Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü 2014 Yılı Brifing Raporu). ... 29
Tablo 4: EÜAŞ yıllık enerji üretim değerleri (Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü 2014 Yılı Brifing Raporu). ... 30
Tablo 5: Farklı işletme kotlarına karşılık gelen hazne yüzey alanı ve depolama hacimleri (DSİ, Adıgüzel Barajı ve HES Kot-Alan- Hacim Tablosu). ... 31
Tablo 6: Farklı akış değerlerine karşılık gelen kuyruk suyu su seviyeleri. ... 33
Tablo 7:Türbin verimleri. ... 36
Tablo 8: Başlangıç toplumu ve uygunluk değeri tablosu. ... 45
Tablo 9: Çaprazlama tablosu. ... 45
Tablo 10: Yeni topluluk ve uygunluk değeri. ... 46
Tablo 11: Sütun-1 ile Sütun-7 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 48
Tablo 12: Sütun-8 ile Sütun-13 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 49
Tablo 13: Sütun-14 ile Sütun-18 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 50
Tablo 14: Sütun-19 ile Sütun-24 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 51
Tablo 15: Sütun-25 ile Sütun-31 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 52
Tablo 16: Sütun-32 ile Sütun-36 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 53
Tablo 17:Sütun-37 ile Sütun-41 arasında ardışık akım ötelemesi hesaplamaları. ... 55
Tablo 18:EÜAŞ’a ait ve eniyileme sonucu elde edilen işletme seviyesi değerleri tablosu. ... 61
Tablo 19: EÜAŞ’a ait ve eniyileme sonucu elde edilen enerji üretim değerleri tablosu. ... 62
vii
KISALTMALAR LİSTESİ
A : Amper
ASCE : American Society of Civil Engineers diğ. : Diğerleri
DSİ : Devlet Su İşleri
DMİ : Devlet Meteoroloji İstasyonu EÜAŞ : Elektrik Üretim Anonim Şirketi GA : Genetik Algoritma
GW : Gigawatt
GWh : Gigawatt saat
ha : Hektar
HEPP : Hydroelectric Power Plant HES : Hidroelektrik Santral hm3 : Hektometreküp Hz : Hertz kN : Kilonewton km2 : Kilometrekare m : Metre m3 : Metreküp mm : Milimetre
MAKUD : Maksimum Türbin Debisi MİDUD : Minimum Türbin Debisi
MW : Megawatt
s : Saniye
SDP : Stokastik Dinamik Programlama TD : Tasarım Debisi
TDO : Türbin Debi Oranı
TEİAŞ : Türkiye Elektrik İşletim Anonim Şirketi TKGKO : Türbin Kurulu Güç Tasarım Oranı
V : Volt
viii
SEMBOL LİSTESİ
Aj : Başlangıç hazne yüzey alanı. Aj+1 : Dönem sonu hazne yüzey alanı. Bj : Buharlaşma.
D(cb) : Cebri boru çapı. Dj : Hazne giriş akımları.
dsj(kss) : Dönem sonu kuyruk suyu seviyesindeki değişim. f : Boyutsuz sürtünme katsayısı.
g : Yer çekimi ivmesi.
hj : Dönem sonu bırakılması gereken hacim. hj* : Dönem sonu gerçek bırakılan hacim. H(n) : Net düşü.
I : Hazneye giren su miktarı.
j : İşletme dönemine ait ay sayısı.
K : Yersel kayıp katsayısı.
L : Derivasyon ve buharlaşma gibi hazneden çıkan su miktarı.
Lcb) : Cebri boru uzunluğu. O : Hazneden çıkan su miktarı.
Qg(T1+T2) : Her iki türbin için türbinlenen hacim. Qg(T1)max : Türbin-1 en büyük türbin debisi. Qg(T1)min : Türbin-1 en küçük türbin debisi. Qg(T1)max : Türbin-2 en büyük türbin debisi. Qg(T2)min : Türbin-2 en küçük türbin debisi. Qg(T1)tasarım : Türbin-1 tasarım debisi.
Qg(T2)tasarım : Türbin-2 tasarım debisi.
Q*g(T1) : Türbin-1 için türbinlenen su hacmi. Q*g(T2) : Türbin-2 için türbinlenen su hacmi. Q*g(T1+T2) : Net türbinlenen hacim.
Sj+1* : Dönem sonu hedeflenen su seviyesi. Sj(kss) : Dönem sonu kuyruk suyu seviyesi. Sk(s) : Cebri borudaki sürekli kayıplar. Sk(y) : Cebri borudaki yersel kayıplar. Smax : En büyük hazne işletme seviyesi. Smin : En küçük hazne işletme seviyesi. Sort : Ortalama hazne su seviyesi. Suj : Sulama.
Vj : Başlangıç depolama hacmi. Vj+1 : Dönem sonu depolama hacmi.
Vj+1* : Dönem sonu hedeflenen depolama hacmi. Vj(cb) : Su hızı.
ix
Vmin : En küçük hazne depolama hacmi. z(kss) : Kuyruk suyu dere yatağı seviyesi. Zmax : En büyük enerji üretimi.
Δt1 : Türbin-1 için enerji üretim süresi. Δt2 : Türbin-2 için enerji üretim süresi. ΔV : Haznede su hacmindeki değişim.
γ : Suyun özgül ağırlığı.
Ƞ(T1) : Türbin-1’in verimi. Ƞ(T2) : Türbin-2’nin verimi.
x
ÖNSÖZ
Türkiye’nin birincil yerli ve yenilebilir enerjisi olan hidrolik enerji üretiminden doğru işletme politikaları ile daha fazla fayda sağlanması, enerjide dışa bağımlılığı azaltarak ülkemiz açısından sürdürülebilir kalkınma sağlayacak ve ekonomik büyümelere yol açacaktır. Bu sebepten dolayı, her bir hidroelektrik santrale özel işletme eğrisi geliştirilerek doğru işletme politikası ile işletilen santrallerden en yüksek fayda sağlanması konusu oldukça önem arz etmektedir.
Öncelikle bu çalışmam sırasında bana göstermiş olduğu yardımlardan dolayı sayın hocam Yrd. Doç. Dr. Mutlu YAŞAR’a ve hiçbir zaman desteğini esirgemeyen sayın Doç. Dr. Gürhan GÜRARSLAN hocama teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca tüm çalışma dönemlerinde yardımlarından dolayı İsmail ARA’ya, Araş. Gör. Engin NACAROĞLU’na, Hidrosolar Mühendislik çalışanlarına ve veri teminlerinde desteklerini esirgemeyen DSİ 21. Bölge Müdürlüğü Barajlar ve HES Şubesi, İşletme ve Bakım Şubesi, Planlama Şubesi ile EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü çalışanlarına teşekkürü borç bilirim.
Atatürk Barajı’nda gözlerimi açışımdan itibaren lisans ve lisansüstü eğitimlerim ile meslek hayatımın içinde sürekli gündemde olan baraj ve HES terimlerinin hayatımda yer edinmesini sağlayan, DSİ 21. Bölge Müdürlüğü Barajlar ve HES Şube Müdürlüğü çalışanı babam Hüseyin ÖZALP başta olmak üzere, annem Sedirye ÖZALP ve kardeşim Can ÖZALP’e, bu çalışma dönemimin her anında yanımda oldukları için minnetlerimi sunarım.
Sidar Anıl ÖZALP Şubat, 2016
1
1. GİRİŞ
Sanayileşmenin alt yapısı ve günlük hayatın vazgeçilmez bir unsuru olan enerji, ulusal ve uluslararası gündemde oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Dünyadaki nüfus artışı, sanayileşme ve bilimsel faaliyetlerin gelişmesi ile birlikte geliştirilen teknolojiler sonucunda enerjiye olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Çevre, su ve gıda kadar önemli, toplumların vazgeçilmez unsuru olan enerji gereksinimi hala büyük oranda fosil kaynaklardan karşılanmaktadır. Bu kaynakların içinde en fazla önem arz eden petrol ve doğalgaz, dünyada siyasal ve politik krizlerin başlıca sebepleri arasında olmuş, bu krizlerle birlikte yaşanan fiyat artışları özellikle Türkiye gibi enerjide dışa bağlı ülkelerin ekonomisini olumsuz yönde etkilemiştir.
Enerji kaynaklarının tükenebilir oluşu, dışa bağımlılığın varlığı, maliyetli oluşu ve çevresel etkiler nedeniyle; ülkeler için güvenli, yeterli miktarda, ucuz ve temiz enerji üretmek, ekonomik ve sosyal hayatın temel problemleri arasında yerini almaktadır. Böylece Türkiye’nin yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi, sürdürülebilir kalkınmayı sağlamak için oldukça önemlidir. Dünya’da ve Türkiye’de kullanılan birincil enerji kaynakları çeşitleri ve bunların kaynaklara göre kullanım oranları sırası ile Şekil 1 ve Şekil 2’de gösterilmektedir.
Şekil 1: Dünya'da kullanılan birincil enerji kaynakları (Koç ve Şenel 2013).
PETROL; %30,10 KÖMÜR; %28,80 DOĞALGAZ; %21,60 NÜKLEER; %5,30 HİDRO; %2,4 YENİLENEBİL İR KAYNAKLAR; %11,80 PETROL KÖMÜR DOĞALGAZ NÜKLEER HİDRO
2
Şekil 2: Türkiye’de kullanılan enerji kaynaklarının kaynaklara göre kurulu güç dağılımları (TEİAŞ 2015).
Şekil 1 ve Şekil 2’den anlaşılacağı üzere, fosil yakıtlar Türkiye ve Dünya genelinde başlıca enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Fosil yakıtların gerek tükenebilir oluşu ve olumsuz çevresel etkileri, gerekse de öz kaynağımız olmaması noktasında dışa bağımlılığın yarattığı ekonomik, siyasal ve politik sonuçlar göz önünde bulundurulduğu zaman, enerji üretiminde yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının ve bu kaynakların geliştirilmesinin önemi açıkça görülmektedir.
1.1 Çalışmanın Amacı
Türkiye’nin ana yerli ve yenilebilir enerji kaynağı hidroelektriktir. Ülkemiz akarsu potansiyeli bakımından oldukça zengin bir coğrafyaya sahiptir. Bu akarsular üzerinde gerek depolama hacmi ve yüksekliği gerekse kurulu gücü bakımından dünyada hidroelektrik enerji üretiminde önemli değerde barajlarımız bulunmaktadır. Bunların başlıcaları; Fırat Nehri üzerinde yapılmış olan Atatürk Barajı (2400 MW), Karakaya Barajı (1800 MW) ve Keban Barajı (1330 MW), Çoruh Nehri üzerinde
KÖMÜR; %20,40 DOĞALGAZ+LN G; %29,40 TERMİK (DİĞER); %7,80 JEOTERMAL; %0,80 HİDROLİK (BİRİKTİRME Lİ); %25 HİDROLİK (BİRİKTİRME… RÜZGAR; %5,90 GÜNEŞ; %0,30 KÖMÜR DOĞALGAZ+LNG TERMİK (DİĞER) JEOTERMAL HİDROLİK (BİRİKTİRMELİ) HİDROLİK (BİRİKTİRMESİZ) RÜZGAR
3
bulunan Deriner Barajı (670 MW) ve Ceyhan Nehri üzerinde bulunan Berke Barajı (510 MW) olmaktadır. Kurulu güç olarak 18126 MW biriktirmeli santral ve 7523 MW biriktirmesiz santral olmak üzere toplamda 25649 MW kurulu güçte hidroelektrik santral kapasitemiz bulunmaktadır. Bu miktar, Türkiye’nin 72455 MW’lık toplam enerji kurulu güç kapasitesinin %35’ine karşılık gelmektedir (TEİAŞ, Kasım 2015).
Türkiye’nin, 2014 yılı sonu itibarıyla biriktirmeli ve biriktirmesiz olmak üzere hidrolik enerji potansiyelinin %51’lik kısmı işletilmekte, özel sektör tarafından yapımı sürdürülen projelerle birlikte potansiyelin %30’luk kısmına karşılık gelen işletmelerin yapımı sürmektedir (Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü 2014 Yılı Faaliyet Raporu, 2014).
Sürdürülebilir kalkınma için, ülkenin hidroelektrik potansiyelinin etkin kullanımı önemlidir ve hazne işletme çalışması, verimliliği arttırmada önemli bir rol oynamaktadır. Hazne işletme eğrileri; hazne işletmelerine rehberlik eden, hazneye giren akımlar ve depolama hacmini göz önünde bulundurarak hazneden bırakılacak suyu belirleyen denklemlerdir. İşletme eğrileri genellikle kritik hidrolojik koşulların sıralı analizine bağlıdır ve eniyi işletme politikaları, mansap su temini ve enerji üretimi konusunda sistemin performansını arttırır.
Adıgüzel Barajı ve Hidroelektrik Santrali biriktirmeli hidroelektrik santral olup, bu tez kapsamında bu örnek barajımıza özel genetik algoritma eniyileme yöntemi kullanarak hazne işletmesine rehberlik edecek işletme eğrileri elde edilmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur. Bu çalışma ile ülkemizde yapımı planlanan veya hali hazırda işletmede bulunan biriktimeli hidroelektrik projelerinin teknik ve ekonomik olarak eniyi işletilmesi ve bununla birlikte enerji üretimlerinin en büyük değerlere çıkarılması amaçlanarak hazne işletme çalışmalarının önemine dikkat çekilmesi amaçlanmaktadır. Yapılan çalışma ile girdi ve kısıtlarda bir değişme yapılmaksızın sadece işletme politikasında değişikliğe gidilerek daha fazla enerji üretebilme olanakları araştırılmıştır. Hazne işletme politikasının (işletme eğrisinin) oluşturulmasında sezgisel yöntemlerden faydalanılmıştır.
4
2. LİTERATÜR
Türkiye’de ve Dünya’da, hidroelektrik enerji potansiyelini en verimli şekilde kullanılmak amacıyla, su kaynaklarının planlama veya işletme aşamalarında, hidroelektrik santrallerin enerji üretimini eniyi seviyeye çıkarmak için birçok çalışma yapılmıştır. Yapılan tüm bu çalışmalarda, hazne işletmeleri için özel işletme eğrileri geliştirilerek, haznenin olası kurak ve sulak sezonlarda hangi su seviyesinde bekletilmesi gerektiğine karar verilmesi, buna göre işletme politikası oluşturulması amaçlanmıştır. Bu politika ile herhangi bir ek yatırıma gerek kalmaksızın sadece işletme modelinde değişikliğe gidilerek daha fazla enerji üretme olanakları amaçlanmaktadır.
2.1 Hazne İşletme Çalışması
Su kaynaklarının artık, tükenmez değil, sınırlı kaynak oluşları bu kaynakların geliştirilmesinde ve işletilmesinde eniyileme yöntemlerinin kullanılmasını zorunlu hale getirmiştir. Su kaynakları planlamasında göz önüne alınan ekonomik ve sosyal amaçların ağırlıklı toplamının en büyük olmasını sağlayan çözüme eniyi çözüm denilmektedir. Ancak böyle bir çözümde tüm amaçların hep birlikte en büyük yapılması mümkün olmayacağından, birinci dereceden önceliği olan amaç en büyük yapılmakta; diğerleri de sınır şartı olarak alınmaktadır (Keloğlu 1995).
Türkiye’nin enerji ihtiyacı her geçen gün artmakta olup, bugünlerde ülkenin başlıca yenilenebilir enerji kaynağı hidroelektrik enerjidir. Bu sebeple, Türkiye’nin kullanımda olmayan hidroelektrik enerji potansiyelinin geliştirilmesinin planlanması oldukça önem taşımaktadır. Mevcut su kaynakları, akıllı bir şekilde geliştirilmeli ve yönetilmelidir. Hazne işletme eğrileri uzun dönem hazne işletmeleri için geliştirilen temel yönlendiricilerdir. Her bir hidroelektrik santral (HES) için, en yüksek enerji üretimini sağlayan işletme eğrileri geliştirilmelidir. Ay sonu eniyi hazne işletme seviyelerini belirlemek için, Ardışık Akım Ötelemesi yöntemi kullanılmakta ve bir eniyileme problemi oluşturulmaktadır. Aylık işletme seviyeleri işletme eğrisini oluşturmaktadır (Boyacıoğlu 2013).
5
2.2 Hidroelektrik Enerji Potansiyelinin Belirlenmesi
Bir ülkede hidroelektrik enerji üretebilmek için, her şeyden önce o ülkenin teknik ve ekonomik olarak değerlendirilebilecek hidroelektrik potansiyele sahip olması gerekir. Hidroelektrik potansiyelin belirlenmesinde yaygın olarak iki metot kullanılır; debi süreklilik eğrisi metodu ve ardışık akım ötelemesi metodu. Debi süreklilik eğrisi metodunun esası, akarsuyun tarihi kayıtlarından elde edilen debi süreklilik eğrisine dayanır. Bu eğri su gücü denklemi kullanılarak güç süreklilik eğrisine dönüştürülür ve bu eğriden faydalanılarak hidroelektrik potansiyel belirlenir. Ardışık akım öteleme metodu ise süreklilik denklemine dayanır ve biriktirme projelerini değerlendirmek için geliştirilmiştir. Süreklilik denklemi, sürekli bir proje işletim kaydı elde etmek için, incelenen dönemde her bir zaman aralığına ardışık olarak uygulanır. Enerji potansiyeli, hazne çıktı değerlerinin su gücü denklemine uygulanmasıyla belirlenir (Özkök 2006).
Hidroelektrik enerji rezervi niteliğindeki su kuvveti potansiyelinin belirlenmesi, bu kaynaktan yararlanmanın olanak ve sınırları açısından önem taşımaktadır. Türkiye’nin brüt su kuvveti potansiyeli, düşü-akım diyagramları ile belirlenebilmektedir. Bununla birlikte ekonomik olarak yararlanılabilecek su kuvveti tesisleri ve diğer barajlar düşü-akım diyagramları üzerinde gösterildiğinde ve ekonomik olma koşulları değiştiğinde, yeni su kuvveti tesislerinin havzanın hangi kesimlerinde kurulmasının uygun olabileceği konusunda da düşü-akım diyagramları yöntemi önem taşımaktadır (Öziş ve diğ. 1987).
Debi süreklilik eğrileri; tarihsel akım verilerinin azalan sıra ile düzenlenerek zamanın yüzdesinde mevcut olan akımın çizilmesiyle elde edilirler. Enerji potansiyeli hesaplanması konusunda bu yöntemin en büyük avantajı; diğer yöntemlere göre daha basit, hızlı ve ekonomik olmasıdır. Bunun yanında dezavantajları ise; akımları tarihsel sıraya göre temsil etmiyor olması ve çok hazneli projeleri analiz edememesidir.
Ardışık akım ötelemesi yöntemi; biriktirmeli ve biriktirmesiz nehir santral projeleri, depolama ve taşkın kontrol amacıyla yapılan projeler, enerji üretimi ile birlikte farklı amaçların da bulunduğu projeler, pik hidroelektrik santral projeleri ve pompaj depolamalı hidroelektrik santral projeleri gibi hemen hemen her tür
6
hidroelektrik santral projelerine uygulanabilir. Bu yöntem süreklilik denklemine dayanmaktadır (Boyacıoğlu 2013).
2.3 İşletme Eğrisi Geliştirilmesi İçin Eniyileme Yöntemleri
2.3.1 Matematiksel Modellemeler İle Eniyileme
Hazne işletme eğrisi, sistemin bir önceki sonuçlarını göz önünde bulundurarak her dönemde hazne sistem değişkenlerini dengeleyebilen denklemlerdir. Bu denklem önceden tanımlanmış doğrusal ve doğrusal olmayan modellerin içinde bazı sabit katsayılarla, birbirine bağlı giriş akımları, depolama hacmi ve hazneden bırakılan su miktarları gibi değişkenler içerir (Fallah-Mehdipour ve diğ. 2013).
Hazne işletmesinin en önemli görevi, dönem başında ne kadar suyun serbest bırakılacağına ve daha sonra kullanılmak için ne kadar suyun biriktirileceğine karar vermektir. Uygulamada hazne işletmeleri, sistemin mevcut durumu üzerindeki şartlara bağlı kalarak işletme eğrilerini takip etmektedir. İşletme eğrileri genellikle önceden tanımlanmış işletme politikaları için oluşturulan benzetim modellerinden elde edilmektedirler. Matematiksel eniyileme teknikleri, tüm alternatiflere bakarak eniyi işletme politikasını belirlemeye yardımcı olabilirler. Hazne işletme problemlerinin çözümü için eniyileme teknikleri uygulanması son yıllarda bir çok çalışmaya konu olmaktadır. Deterministik eniyileme modelleri ile birlikte yapılan bu çalışmalardan bazıları, gelecekteki hazne giriş akımları gibi bazı belirsizlikleri dikkate almamaktadır. Giriş akımlarının beklenen değerleri hidrolojik koşullara uygun olmadığı ya da giriş akımlarının uzun süreli güvenilir tahminlerinin olmadığı durumlarda bu belirsizlikler önemli hale gelmektedir. Bu gibi durumlarda, problem genellikle stokastik dinamik programla (SDP) ile ele alınmaktadır. SDP, eniyileme problemi içinde doğrudan giriş akımlarını içeren, en popüler stokastik eniyileme türüdür (Celeste ve Billib 2009).
7
Vieria ve diğ. (2015), yaptıkları çalışmada hidroelektrik enerji üretimi eniyileme problemi ile matematiksel özellikler arasındaki ilişkiyi analiz etmektedir. Problemin fiziksel doğasına bakıldığı zaman hidroelektrik üretimin, santral verimliliği ve türbinlenen su miktarına bağlı fonksiyon olduğu sonucuna varılmaktadır. Santral verimliliğinin, net düşü ile artan fonksiyon özelliğinde olduğu için, elde edilen bu üretimin güçlü bir şekilde artan fonksiyon olduğu görülmektedir. Evrensel eniyilik göz önünde bulundurularak, uygulama dönemleri içinde bir en büyük değeri garanti eden bazı matematiksel özellikler kurulmaktadır. Bu analizlere göre, eniyilik garantisi ile eniyileme problemleri türetilmesi mümkün olmaktadır. Ayrıca yaptıkları bu analizlerle, tek bir enerji santrali için arz ve talep arasındaki açığın en aza indirilmesi ile ilgili bir problem de araştırılmıştır.
Amerika Birleşik Devletleri ve diğer gelişmiş ülkeler, büyük ölçekli su depolama projelerinin giderek azalmasıyla birlikte, bu projelerin verimli kullanımını en üst seviyeye çıkarmak için mevcut hazne sistemlerinin işletme etkinliğini ve verimliliğini arttırmak üzerine odaklanmışlardır. Hazne sistemlerinin çok yönlü olarak eniyi şekilde koordinasyonu; akılcı bir yönetim ve işletme kararları için bilgi sağlamaya yönelik bilgisayar destekli modelleme araçları yardımı gerektirmektedir. Hazne sistemleri için işletme eğrileri elde etmek amacıyla sinir ağları ve bulanık kural tabanlı sistemler uygulanması ile birlikte evrimsel ve genetik algoritmalar kullanarak uygulanan sezgisel programlama yöntemleri tanımlanmıştır (Labadie ve ASCE 2004).
Lu ve diğ. (2013) baraj güvenliği ve hidroelektrik üretiminden daha fazla ekonomik fayda sağlamak üzere; haznenin mevcut işletme politikalarının, en yüksek faydayı elde etmek için yeniden değerlendirilmesi gerektiğini söylemişlerdir. Uzun dönemli giriş akımları veri serilerine göre, hazneden su bırakma oranının en aza indirgenmesi birkaç fiziksel ve işletme kısıtlarıyla birlikte amaç fonksiyonu olarak seçilmiştir.
8 2.3.2 Genetik Algoritmalar İle Eniyileme
2.3.2.1 Genetik Algoritmalar
Genetik programlama, genetik algoritmaya dayalı, birçok işletme bilinmeyenini dikkate alarak eniyi işletme eğrisi hesaplayabilen evrimsel bir algoritmadır (Fallah-Mehdipour ve diğ. 2013).
Genetik algoritma tekniği, evrim sürecinden etkilenerek, canlılarda yaşanan genetik sürecin bilgisayar ortamında gerçekleştirilmesi işlemidir. İşlemler bilgisayar hafızasına depo edilmiş kromozomlar üzerinde icra edilmektedir. Çaprazlama operatörü vasıtasıyla, kromozomlar arasındaki genetik bilgi sürekli olarak değişmekte ve topluluğun başarısı artmaktadır. Bu çalışmanın asıl amacı, su kaynakları sistemlerindeki doğrusal olmayan programlama problemlerinin genetik algoritma ile hesaplanmasıdır. Bu maksatla, genetik algoritma esaslı bir eniyileme programı geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre genetik arama metodunun hassas sonuçlar verdiği gözlenmiştir (Baylar ve diğ.1998).
İşletme eğrileri hazne işletmesi için temel prensiplerdir. Oluşturulan benzetim modeline bağlı olarak kullanılan genetik algoritmalar ile eniyi işletme eğrilerini elde etmeye yönelik uygun amaç fonksiyonu ve fonksiyon kısıtları belirlenmektedir. Haznede görülecek su kıtlığını en aza indirmek, işletme eğrilerini elde etmek için amaç fonksiyonu olmaktadır. Haznedeki düşük su seviyesi ve fazla su salınımı gibi durumlar, bu amaç fonksiyonları tarafından temsil edebilmektedir. Oluşturulan benzetim modeli ile elde edilen işletme eğrileri su kıtlığı ve fazla su salınımını azaltmaktadır. Ayrıca kısıtları belli olarak benzetimi yapılan genetik algoritmalar, kısıtları belli olmayanlara göre daha etkili sonuçlar vermektedir (Kangrang ve Chaleeraktrakoon 2007).
İşletme eğrileri uzun dönem hazne işletmeleri için rehberdir. Etkili bir eniyileme tekniği, eniyi işletme eğrileri elde ederek uzun dönem işletmelerde su sıkıntısını azaltabilmektedir. Benzetim modeli ile bağlı koşullu genetik algoritma, haznenin eniyi işletme eğrilerini elde etmek için önerilmektedir. Koşullu genetik algoritmalar modeli, geleneksel genetik algoritmalar modeline göre daha hızlı eniyi
9
sonucu sağlamaktadır. Haznede görülecek su kıtlığı ve fazla su salınımı durumlarının, koşullu genetik algoritmalarla elde edilen işletme eğrilerinde daha az olduğu görülmektedir (Hormwichian ve diğ. 2009).
Genetik algoritmalar ve uyarlamalı ağ tabanlı bulanık çıkarım sistemi yöntemlerinin birleştiği yaklaşımda genetik algoritma, gelen akım serilerine dayalı olarak eniyi hazne işletme eğrisi elde edilmesi amacı ile kullanılmaktadır. Bu yaklaşım; bulanık çıkarım sistemi yaratmak, uygun yapı ve değişkenleri oluşturmak, hazne seviyesi ve gelen akımlar çerçevesinde eniyi su salınımını tahmin etmek için oluşturulmaktadır. Bu yaklaşım su kıtlığının tahminine ve kuraklık endeksinin belirlenmesine ilişkin üstün performansa sahiptir (Chang ve Chang 2001).
2.3.2.2 İkilik ve Onluk Sayı Tabanlı Genetik Algoritmalar
Son zamanlarda genetik algoritmaların, bilim ve mühendislik çevrelerinde, eniyileme problemlerinin çözümünde kullanımları yaygınlaşmaktadır. Yapılan bu çalışmaların sonuçları, bu algoritmaların etkili, uygulanabilir ve güçlü olduklarını kanıtlamaktadır. Bununla birlikte genetik algoritmaların yapısı basittir. Çalışma ve etki gücü genetik algoritmanın başlıca iki cazip yönüdür. Evrim ilkesi üzerine kurulu genetik algoritmalar, birçok eniyileme problemi çözümü için kullanılabilir bir yöntemdir.
Hazne işletmelerine rehberlik eden işletme eğrilerinin oluşturulması, hazne işletmesi ve yönetimi için en önemli husustur. Bu işletme eğrileri yoğun benzetim teknikleri ile elde edilir. Chang ve diğ. (2005) tarafından yapılan çalışmada, ikilik ve onluk sayı tabanlı olmak üzere iki farklı genetik algoritmanın verimini ve etkinliğini araştırmak üzere, çok amaçlı hazneler için işletme eğrileri elde edilmiştir. Genetik algoritmalar ile oluşturulan işletme eğrisine dayalı benzetim modeli geliştirilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen modelin genetik algoritmanın işletme eğrisi belirlenmesi için uygun yöntem olduğu; kuraklık indeks değeri, su temini sıkıntısı ve hidroelektrik güç üretimi açısından genetik algoritmaların üstünlükleri görülmüştür. Genetik algoritmalar, farklı amaçlara sahip haznelerde de su temini sıkıntısı ve hidroelektrik gibi konularda diğer eniyileme yöntemlerine göre daha yeterli ve sağlamdır. İkilik ve onluk sayı tabanlı genetik algoritmalar ile elde edilen işletme eğrilerinin sonuçları
10
karşılaştırıldığında, onluk sayı tabanlı genetik algoritmanın ikilik sayı tabanlı genetik algoritmaya göre daha verimli ve doğru sonuç verdiği görülmektedir.
Wardlaw ve Sharif (1999) tarafından genetik algoritmalar üzerine yapılan çıkarımlar şu şekildedir;
1. Genetik algoritmalar, stokastik olarak elde edilen giriş akımlarını kullanılarak gerçek zamanlı işletmelerde kullanılabilir ve stokastik dinamik programlamalara alternatif olabilir.
2. Onluk sayı tabanlı genetik algoritmalar, ikilik sayı tabanlı genetik algoritmalara göre daha hızlı çalışmakta ve daha iyi sonuçlar vermektedir. 3. Genetik algoritma yaklaşımı hızlı ve sağlamdır; ayrıca karmaşık sistemlere
kolayca uygulanabilmektedir.
Su kaynakları yönetiminde giderek daha önemli hale gelen eniyileme ve benzetim modelleri uzun dönem hazne işletmeleri için verimli ve güçlü bir yöntem olarak umut vadetmektedir. Son zamanlarda yapılan birçok çalışma, genetik algoritmalar yönteminin oldukça etkili bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır.
Her işletme eğrisi, belirli bir akım serisine performans indeksi belirlemek için karmaşık bir benzetim modeli kullanılarak değerlendirilmektedir. Performansta daha fazla bir ilerleme elde edilene kadar, karar değişkenlerini oluşturma ve değerlendirme işlemi tekrarlanmaktadır. Birçok çalışma, onluk sayı tabanlı genetik algoritma bileşenlerini belirlemek için yapılmakta ve bulgular; onluk sayı tabanlı genetik algoritma ile elde edilen işletme eğrisi sayesinde kuraklığın en aza indirebilir ve haznedeki yüksek su seviyesinin muhafaza edilebilmekte olduğunu göstermektedir. Ayrıca Chen (2003) tarafından yapılan çalışmalarda, revize edilen hazne işletme problemi için en umut verici durum ise sistem performansındaki önemli ölçüdeki artış olmaktadır.
11
2.3.2.3 Çok Barajlı Sistemlerde Genetik Algoritmaların Uygulanması
M. Opan tarafından yapılan çalışmada, çok amaçlı ve çok barajlı bir su kaynakları sistemi tanımlanmıştır. Sistem üzerine enerji üretimi amaçlı uzun süreli, taşkın kontrolü amaçlı kısa süreli ve hem taşkın kontrolü hem de enerji üretimi amaçlı gerçek zamanlı eniyi işletme modelleri geliştirilmiştir. Geliştirilen modellerde ardışık yaklaşımlı dinamik programlama eniyileme tekniği kullanılmıştır. Uzun ve kısa süreli eniyi işletme modelleri ile elde edilen eniyi seviyeler, gerçek zamanlı eniyi işletme modelinde kılavuz seviyeler olarak kullanılacaktır. Gerçek zamanlı eniyi işletmede amaç fonksiyonu, olası taşkın durumunda hem taşkından oluşabilecek zararları en aza indirgemek hem de eniyi enerji üretimini sağlamak üzerinedir. Gerçek zamanlı ve kısa süreli eniyi işletmeler esnasında, barajdan bırakılan akımların diğer barajın aksına taşınması için kinematik dalga yaklaşımı kullanılmıştır.
Ardışık barajların birden fazla amaç için verimli işletilmesi, ancak model programlar yardımı ile mümkün olabilmektedir. Havza çalışmalarında istenilen eniyi koşulları oluşturabilmek için, planlama aşamasından başlayarak işletme çalışmalarının yapılacağı son aşamaya kadar, bu tür programların kullanımına ihtiyaç vardır. Özellikle günümüzde uygulamaya konulan Yap-İşlet-Devret modeli ile baraj inşası, bir havza planlamasında veya inşası gerçekleşmiş bir sistemde değişik amaçlara yönelik barajların iyi bir şekilde analiz edilmesi zorunluluğunu beraberinde getirmektedir (Özdemir 2001).
Piekutowski ve diğ. (1993), büyük ölçekli, çok barajlı sistemler için genel algoritmaları açıklamakta ve eniyi hidrolik programlama problemini geniş ölçekli doğrusal programlama algoritması ile formüle ederek çözmektedir. Geleneksel doğrusal programlama; savaklama, depolama seviyeleri ve tünel/kanal akışlarının gerçek modellemesinin doğrudan formülasyona dahil olmasına imkan vermektedir. Program tarafından üretilen sonuçlar tarihsel işletme kayıtlarıyla karşılaştırılmakta ve özellikle kurak günlerde depolanan su miktarında %3 ile %5 arasında tasarruf sağlanmaktadır. Yıllık enerji tasarrufu ise %0.3 ile %0.4 civarında tahmin edilmektedir.
12
Çok amaçlı ve çok barajlı sistemleri yönetme ve işletmeye yönelik; aynı anda hem geleneksel hazne işletme eğrilerini hem de riskten korunma politikalarını dikkate alarak karma tam sayılı doğrusal programlama modeli geliştirilmiştir. Bu eniyileme modeli normal işletme dönemlerinde, giriş akımlarının bol olduğu zaman; mevcut depolanan su miktarını, farklı haznelerden su temin ederek planlanan su talebini karşılamaya yönelik etkili olarak dağıtmaktadır. Ancak kurak ya da kuraklık öngörüldüğü dönemlerde, planlanan talepler yerine getirilememekte ve su sıkıntısı ortaya çıkmaktadır. İşletme eğrileri ile birlikte riskten korunma politikalarını göz önünde bulundurarak, hazne su salımı için kılavuzlar sağlanmaktadır. Kuraklığın etkisini en aza indirmek için bu politikalar, hedef depolama seviyesini dengede tutarak sürekli su teminini etkili olarak azaltmaktadır (Ming-Yen Tu ve diğ. 2003).
Hazne işletme eğrileri yaygın olarak uzun dönem hazne işletmelerinde giriş akımlarındaki belirsizlikleri ele almak için kullanılmaktadır. Bu eğriler genellikle diğer hazneler veya işletmeciler tarafından doğrudan ve kolayca kullanılamayacak kesin formülasyonlarla ifade edilmektedir. Çok barajlı sistemlere yönelik işletme eğrilerinin kesin doğrusal olmayan formülasyonlarını türetmek için Li ve diğ. (2014) tarafından genetik programlama çalışması yapılmıştır. Önerilen yöntemdeki adımlar şu şekildedir;
1. Deterministik uzun dönem işletme modeli çözümüne dinamik programlama kullanarak çok hazneli sistemin eniyi işletme eğrisinin belirlenmesi,
2. Eniyi işletme eğrisine dayalı genetik programlama kullanarak işletme politikalarının girdi değişkenlerinin seçilmesi,
3. Tekrar eniyi işletme eğrisine uyacak genetik programlamayı kullanarak işletme politikalarının formülasyonunun belirlenmesi,
4. Parametrelendirme-benzetim-eniyileme yöntemini kullanarak işletme politikalarının değişkenlerinin elde edilmesi.
Bu yöntem Çin’de Üç Boğaz Barajı (Üç Boğaz ve Gezhouba hazneleri) ve Qing Nehri (Shuibuya, Geheyan ve Gaobazhou hazneleri) çok barajlı hidroelektrik santrallerinin dahil olduğu çok hazneli sisteme uygulanmıştır. Giriş akımı ve depolama koşulları, haznelerin birlikte ve ayrı ayrı olarak toplam çıkışları için girdi değişkenleri olarak seçilmiştir. Hidroelektrik sistemlerde güç ve enerji gibi terimlerin, su miktarına göre işletme politikalarını daha etkili yansıttığı
13
görülmektedir. Belirlenen işletme politikalarının etkili ve pratik kullanımının yanında uygulanmasının kolay olması, geleneksel işletme ve yapay sinir ağları politikalarına göre daha güvenilir sonuçlar vermesi, hem ortalama yıllık hidroelektrik üretimi ve hem de garanti üretim oranındaki artış sağlaması, önerilen bu genetik programlama formülasyonunun çok hazneli sistemlere özel işletme politikalarının geliştirilmesi için uygun bir yöntem olduğunu göstermektedir.
Hazne işletme eğrileri, şiddetli sel ve kuraklık gibi durumlardan etkilenen, çok amaçlı haznelerin uzun dönem işletmeleri için rehberdir. Kangrang ve Lokham (2013) yapmış oldukları çalışmada çok amaçlı haznelerin eniyi işletme eğrilerinin oluşturulması için alternatif bir yöntem önermektedirler. Önerilen yöntemde koşullu karınca kolonisi eniyilemesi ve bir hazne benzetim modeli bulunmaktadır. Önerilen modelin performansını değerlendirmek için 400 adet hazne giriş akım verisi kullanılmış ve sonuçlar genetik algoritma teknikleri ve mevcut kullanılan teknikler ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar genetik algoritma tekniği tarafından sağlanan işletme eğrileri ile karşılaştırıldığında; su kıtlığı ve taşkınların mevcut işletme eğrileri kullanarak işletilen haznelere göre daha düşük olduğu görülmektedir.
Tek ve kademeli hidroelektrik hazne sistemlerinin eniyi işletmeleri, genetik algoritmalar ve excel çözücü eklentisi ile bulunmakta, sonuçlar karşılaştırılmalı olarak analiz edilmektedir. Amaç fonksiyonu, santralin gerçek ve kurulu güç kapasitesi arasındaki farkı en aza indirmektedir. Su dengesinin denklemi için en düşük ve en yüksek su seviyesi ile türbin özellikleri kısıtlama olarak alınmaktadır. On günlük rastgele bir dizi, modelleri çalıştırmak için seçilmektedir. Sonuçlar su salınımı politikası ile ilgili olarak, genetik algoritmaların excel eniyileme çözüsüne göre daha iyi olduğunu iki şekilde göstermektedir; daha fazla enerji üretimi ve işletme kolaylığı. Genetik algoritma ile modellemede, topluluk boyutu, deneme sayısı ve iterasyon sayısının eniyi çözüm ve hesaplama süresi üzerindeki etkisi nicel olarak sunulmaktadır (Asfaw ve Saiedi 2010).
14
2.3.2.4 Genetik Algoritmaları Geliştirilmek İçin Yapılan Çalışmalar
Genetik algoritmalar, geniş ölçekte su kaynakları sistem eniyilemelerini çözmek için uygulanmaktadır. Su kaynakları sistemlerinin büyük ölçekli probleme sahip olması ve karmaşıklığın artmasıyla, genetik algoritmalar eniyi çözüme ulaşırken erken yakınsama problemleri sorunuyla sıkça karşı karşıya kalmaktadır. Kaotik genetik algoritma, yakınsama hızını artırmak için Cheng ve diğ. (2008) tarafından önerilmiştir. Kaotik genetik algoritma; genetik algoritmanın güçlü evrensel arama yeteneğini, kaotik genetik algoritmanın güçlü yerel arama kapasitesi ile birleştirmektedir. Genetik algoritmanın performansını arttırmak için iki önemli ölçü kabul edilmiştir. İlki tür kalitesini artırmak ve nüfus çeşitliliğini korumak için öncül kaotik eniyilemesini benimsenmesidir. İkincisi, standart mutasyon işletmecisi yerine tavlama kaotik mutasyon işleminin kullanılmasıdır. Genetik algoritmalar ve evrimsel hesaplamalarda kriter olarak karmaşık ve evrensel eniyi fonksiyonlar olan, kaotik genetik algoritmaların performansını incelemek için sık kullanılan, Rosenbrock ve Schaffer fonksiyonları, genetik algoritmalar ve kaos genetik algoritmaların performansını incelemek için kullanılmaktadırlar. Kaotik genetik algoritmanın, yakınsama hızı ve çözüm doğruluğunu artırabilir olduğu görülmektedir. Ayrıca kaotik genetik algoritma, uzun dönem ortalama yıllık enerjide eniyidir ve yakınsama hızı dinamik programlamaya göre daha yavaştır; aynı zamanda standart genetik algoritmaları görmezden gelmektedir. Dolayısıyla önerilen bu yaklaşımın, karmaşık hazne sistemlerinin eniyi işletmesinde uygulanabilir ve etkili olduğu görülmektedir.
2.4 Paket Programlar ile Hazne İşletme Eğrisi Geliştirilmesi
2.4.1 MATLAB (MathWorks®) Ortamında Eniyileme Çalışmaları
Matlab, yüksek performanslı sayısal hesaplamalar için kullanılan teknik bir paket programdır ve sistem mühendisleri için vazgeçilmez bir yazılım olarak göze çarpmaktadır. Sayısal analiz, matris hesaplamaları ve grafik işlemleri gibi farklı yazılım yeteneği gerektiren alanları kullanımı kolay bir ortamda bir araya
15
getirmektedir. Kullanıcı, kendi yazdığı, hazırladığı sıradan metin dosyaları yardımı ile istediği fonksiyonları hazırlayabilmektedir. Matlab’ın önemli bir özelliği ise, C ve Pascal programlama dilleri ile yazılmış program parçalarını kullanabilmesidir. Böylece, gerektiğinde diğer programlama dillerinin faydalarından yararlanabilir. Matlab, birçok yardımcı işlevi içerisinde barındırdığı için, mühendislik çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Matlab yardımı ile gerçekleştirilen tüm genetik algoritma programlamalarında dizi veya matris yapılarından yararlanılmış, her bir eleman bir kromozomu belirleyecek şekilde düzenlenmiştir (Tokat ve diğ. 2001).
2.4.2 Microsoft Excel Ortamında Eniyileme Çalışmaları
Eniyilemede en çok kullanılan modeller, doğrusal ve doğrusal olmayan programlama dediğimiz matematiksel modellerdir. Microsoft Excel Çözücü eklentisi, gerek doğrusal modellerin, gerekse doğrusal olmayan çoğu modellerin çözümünde kullanılmak için geliştirilmiştir.
Howard (2006), Microsoft Excel kullanarak hidroelektrik işletmelere bir eniyileme modeli oluşturmuştur. Bilgi yönetimi, model örneklendirme, grafik ve tablo arabirimlerinde esneklik gibi hususlarda MS-Excel’in iyi bilinen avantajlarını vurgulamıştır. Enerji üretimini en üst seviyeye çıkaracak, yük ve çevresel gereksinimleri karşılayacak şekilde santral ve ünite işletmeleri belirlemişlerdir.
16
3. HAZNE İŞLETME ÇALIŞMASI
Eniyi hazne işletmeleri için hazneden ne zaman ve ne kadar su bırakılacağını bilmek gerekmektedir. Hazneler içme, kullanma ve sulama suyu ihtiyaçlarını karşılamak, hidroelektrik enerji üretimi veya taşkın kontrolü gibi ihtiyaçları, en güvenilir ve etkili şekilde karşılayacak biçimde tasarlanmalıdır. Gelecekteki giriş akımları ve depolama hacimleri belirsiz olduğundan, esas problem hazneden bırakılacak su miktarını ve olası hazne giriş akımlarının belirlemektir. Hazneden bırakılacak su politikası işletme eğrileri ile belirlenmektedir.
Haznede depolanan su miktarı nispeten düşük ise, sürekli su sıkıntısı ve kuraklığa karşı korunmak amacıyla genellikle daha az su bırakılmaktadır. Hazne işletme politikaları yıllık farklı zaman dilimleri için istenen depolama seviyesini belirleyebilmektedir. İşletmeci, bu hedef depolama seviyesine ulaşmak için gerekli suyu bırakacaktır. Aylık olarak bırakılacak olan su miktarına karar verilirken, genellikle sadece mevcut depolama hacmi ve bir yıl içindeki diğer ihtiyaçlar için kullanılacak su dikkate alınacaktır.
İşletme politikaları genellikle deneme yanılma benzetimleri ile elde edilmektedir. Bu benzetimlere başlamak için, çeşitli sistem performansı ya da amaçlar üzerinde farklı alternatif politikaların beklenen etkisi konusunda yaklaşık olarak fikir sahibi olmakta fayda vardır. İşletme politikalarının hedefleri; mansap su ihtiyaçları, hazne depolama hacmi, hidroelektrik enerji üretimi gibi amaçlardan yıllık en fazla net fayda sağlanması ya da bu amaçlarda görülecek sapmaların en aza indirgenmesidir. Bu ve bunun gibi amaçları karşılamaya yönelik hazne işletme politikaları elde etmek için eniyileme yöntemleri kullanılmaktadır (Loucks ve Beek 2005).
17 3.1 Ardışık Akım Ötelemesi
Hazne işletme çalışması, hazne giriş, çıkış ve kayıp değerleri ile ifade edilir. ΔV = I - O - L (3.1)
ΔV, haznedeki su hacmindeki değişimi ifade etmektedir,
I ve O, sırasıyla belirli bir zaman aralığı boyunca hacimsel olarak hazneye
giren ve çıkan hacimleri ifade etmekte,
L ise buharlaşma ve derivasyon gibi hazneden çıkan su miktarlarını ifade
etmektedir.
Hazne işletme çalışmasında ilk adım Ardışık Akım Ötelemesi yöntemidir. Bu yöntem ağırlıklı olarak biriktirmeli santral projelerinde kullanılmaktadır. Tek başına güç amaçlı ya da gücün dahil olduğu farklı amaçlar için düzenlenmiş hemen hemen her tür hidroelektrik projelerine uygulanabilir. Bu yöntem 3.1 numaralı formül ile ifade edilen süreklilik denklemine dayanmaktadır. Ayrıca Adıgüzel Barajı ve HES’e ait hazne işletme çalışması Şekil 3’te şematik olarak gösterilmiştir.
Şekil 3: Adıgüzel Barajı ve HES’e ait hazne işletme çalışması ve süreklilik denkleminin şematik gösterimi.
18 3.2 İşletme Eğrisi
Ardışık akım ötelemesi çalışması akabinde işletme eğrisi oluşturulmasına başlanır. Bir haznenin işletme planı, işletme eğrileri şeklinde ifade edilebilir. İşletme eğrileri yılın her bir ayında haznenin durumuna (haznede mevcut su hacminin değerine) göre izlenmesi hedeflenen politikayı (hazneden çekilmesi hedeflenen verdiyi) gösterir (Bayazıt 1996). Uzun dönemli hazne işletmeleri için temel değerlerdir ve eniyi işletme politikasından elde edilen eniyi hazne seviyelerini içerirler. Örnek bir işletme eğrisi Şekil 4‘te gösterilmiştir.
Şekil 4: Hazne işletme eğrisi örneği.
İşletme eğrisinin belirlenmesi, ardışık akım ötelemesi hesabı tarafından yürütülen hazne işletmesinin bir eniyileme problemi biçiminde çözümü ile elde edilir. Bu çalışma kapsamında eniyileme probleminin çözümü için Matlab paket programı kullanılmıştır.
19
Öncelikle eniyileme çalışması için karar değişkenleri ve amaç fonksiyonu belirlenmelidir.
Karar Değişkenleri
1. Her dönem sonundaki hazne seviyeleri, 2. Gelen debinin türbinlere paylaşımı, 3. Türbinin çalışma aralığı
4. Santralin günlük enerji üretim süresi
eniyileme probleminin karar değişkenleridir. Amaç Fonksiyonu
𝒁𝒎𝒂𝒙 = 𝑾(𝑻𝟏+𝑻𝟐) = 𝑾(𝑻𝟏)+ 𝑾(𝑻𝟐) (3.2)
1. Zmax; en büyük toplam enerji üretimi,
2. W(T1); türbin-1’de üretilen enerji miktarı,
20
4. PROJE SAHASININ TANITILMASI
Hazne işletmelerinde enerji üretimini eniyilemek için işletme eğrisi geliştirilmektedir. Geliştirilen bu işletme eğrisi ile haznenin olası kurak ve sulak sezonlarda hangi su seviyesinde bekletilmesi gerektiğine karar verilir ve işletme politikası oluşturulur. Eniyi işletme politikasını elde etmek için yapılan bu çalışma kapsamında, Adıgüzel Barajı ve Hidroelektrik Santrali örnek çalışma alanı olarak seçilmiştir.
Adıgüzel Barajı ve Hidroelektrik Santrali Denizli İli’nde Büyük Menderes Nehri üzerinde, sulama, enerji ve taşkın kontrolü amacıyla 1976-1989 yılları arasında inşası tamamlanmış bir barajdır. Kil çekirdekli kaya dolgu gövde tipine sahip olan barajın gövde hacmi 7125000 m3, akarsu yatağından yüksekliği 144 m, depolama
hacmi 1076 hm3’dir. Adıgüzel Barajı, Denizli ve Aydın illerinde toplam 94825 hektarlık bir alana sulama hizmeti vermektedir. Minimum su kotunun 403,25 m olduğu haznede maksimum su kotu 453,25 m’dir. Ortalama net düşü 111,35 m olan santralde, enerji üretimi %93,5 verime sahip düşey eksenli Francis türbinden oluşan 31 MW’lık 2 ayrı ünitede toplam 62 MW kurulu güçte, yıllık 280 GWh olarak gerçekleşmektedir (DSİ Genel Müdürlüğü Adıgüzel Barajı [online]).
4.1 Coğrafi Özellikler
Adıgüzel Barajı ve HES, Büyük Menderes Havzası’nın ana akarsuyu olan Büyük Menderes Nehri üzerinde, 1/25000’lik Uşak L22-d2 paftasında ve 693 262 Doğu 4 225 706 Kuzey koordinatlarında, 1076 hm3depolama hacmine sahip bir
barajdır. Aşağı Büyük Menderes Projesi içerisinde yer alan Adıgüzel Barajı’nda depolanan 1076 hm3 toplam hacimden 821,60 hm3 suyun önce enerjisi alındıktan sonra, Sarayköy-Pamukkale Ovası Sulaması içinde bulunan tarım arazileri ve Ege Denizi’ne döküldüğü noktaya kadar da Aydın ilinde bulunan tarım arazileri sulanmaktadır. Barajın göl alanı, Denizli ve Uşak il sınırları içerisinde yer almaktadır (Adıgüzel Barajı ve HES [online]). Adıgüzel Barajı ve HES’in Türkiye ve Denizli ilindeki yeri Şekil 5’te harita üzerinde gösterilmektedir.
21
Şekil 5: Proje alanının Türkiye ve Denizli ilindeki yeri.
4.2 İklim ve Su Kaynakları
Proje alanı; Akdeniz iklim tipinden, İç Anadolu karasal iklim tipine geçiş bölgesinde bulunmaktadır. Yazlar sıcak ve kurak, kışlar soğuk ve yağışlıdır. Adıgüzel Barajı ve HES’e en yakın meteoroloji istasyonu, Denizli ilinin Güney ilçesindeki DMİ meteoroloji istasyonu ile DSİ tarafından Adıgüzel Barajı’nda işletilen meteoroloji istasyonudur. Güney Meteoroloji İstasyonu’nda yağış, sıcaklık, buharlaşma (2004 yılından itibaren) ve rüzgâr ölçümleri yapılmaktadır. DSİ tarafından Adıgüzel Barajı’nda işletilen meteoroloji istasyonunda yağış ve buharlaşma rasatları yapılmaktadır. Bu değerler, DSİ 21. Bölge Müdürlüğü İşletme ve Bakım Şube Müdürlüğü ve EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü tarafından yıllık işletme durumu tablolarına işlenmektedir (Adıgüzel Barajı ve HES, I. Merhale Projeleri Büyük Menderes Nehir Havzası, 1969). Adıgüzel Barajı ve HES’in membası ve mansabında bulunan hidroelektrik santraller ile ilişkisi Şekil 6’da gösterilmektedir.
22
Şekil 6: Adıgüzel Barajı ve HES memba ve mansap boy kesiti (www.geodata.ormansu.gov.tr).
4.2.1 Meteoroloji
Bilindiği üzere süreklilik denklemine dayanan hazne işletme çalışmalarında, hazne giriş ve çıkış akım değerleri arasında yağış ve buharlaşma değerleri önemli rol oynamaktadır. Adıgüzel Barajı ve HES’e en yakın istasyon, Güney Meteoroloji İstasyonu’nun 1938-2005 gözlem periyodunda 68 yıllık kullanılabilir yağış gözlemleri mevcuttur. Ayrıca DSİ tarafından Adıgüzel Barajı’nda işletilen meteoroloji istasyonunda 1992 yılından beri yağış verileri alınmaktadır (DSİ Genel Müdürlüğü Büyük Menderes Havzası Meteoroloji Gözlem İstasyonları [online]). Bu tez çalışması kapsamında yapılan hazne işletme çalışmasında kullanılan akım değerleri işletmeci tarafından düzenli olarak ölçülmekte ve yağış miktarı hazne giriş akımları içerisinde hesaba katılmaktadır. Dolayısı ile bu çalışmada ayrıca bir yağış verisi kullanılmamıştır.
Adıgüzel Barajı’na ait buharlaşma değerleri de baraj bölgesine yakın olan Güney Meteoroloji İstasyonu ve DSİ tarafından Adıgüzel Barajı’nda işletilen meteoroloji istasyonundan ölçülmektedir. Ölçülen bu veriler işletmeci tarafından yıllık işletme durumu tablolarına işlenmektedir. İşletme çalışmasına esas 183 aylık dönem içerisinde yer alan aylık ortalama buharlaşma miktarları Şekil 7’de gösterilmektedir.
23
Şekil 7: 1999 - 2014 su yılları arası aylık ortalama buharlaşma miktarları (m3) (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları).
4.2.2 Su Temini
Projenin ana su kaynağı Büyük Menderes Nehri’dir. Büyük Menderes Nehri Dinar yakınlarından doğar ve Dinar ovasını kat ederek Işıklı Gölü’ne girer. Büyük Menderes Nehri’nin diğer bir kolunu oluşturan Kufi Çayı Afyon ili güney batısından doğarak Sandıklı Ovası’nı geçtikten sonra Işıklı Gölü’ne ulaşır. Işıklı Gölü’nden sonra Baklan Ovası’nı geçerek Adıgüzel Baraj yerinde Hamam ve Banaz Çayı kolları ile birleştikten sonra Adıgüzel Baraj yerine ulaşmadan Değirmen Dereyi de alarak Yenice, Aydın ve Söke ovalarını aşarak Ege denizine dökülür (Adıgüzel Barajı ve HES, I. Merhale Projeleri Büyük Menderes Nehir Havzası, 1969).
Adıgüzel barajının çıkışında DSİ tarafından işletilmekte olan 7-65 No’lu Büyük Menderes Nehri-Adıgüzel Akım Gözlem İstasyonu (AGİ) vardır. AGİ 1968 yılında işletmeye açılmış olup halen işletilmektedir. 1970-2008 arası akımları (1993-1996 hariç) mevcuttur. AGİ’nin hemen membasında 1990 yılında işletmeye açılan Adıgüzel Barajı’ndan dolayı istasyonun akımları 1990 yılından itibaren müdahalelidir (DSİ Genel Müdürlüğü Büyük Menderes Havzası Akım Gözlem İstasyonları [online]). 0 500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 3.000.000 3.500.000 4.000.000 4.500.000 5.000.000 B uh ar laşm a Mik tar lar ı ( m ³) Aylar Buharlaşma Miktarları
24
Tez konusu kapsamında yapılan bu hazne işletme çalışmasında, EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü’ne ait yıllık işletme durumu tablolarından temin edilen 1999-2014 su yılları arasındaki 183 aylık kayıtlı akım verileri kullanılmıştır. Kullanılan bu tarihsel akım verileri, işletme müdürlüğü tarafından, günlük olarak gece ve gündüz saatlerinde yapılan ölçümler sonucunda elde edilmektedir. Büyük Menderes Nehri üzerinde Adıgüzel Barajı’na ait su temini haritası Şekil 8’de ve işletme çalışması dönemine esas 183 aylık ortalama giriş akım değerleri Şekil 9’da gösterilmektedir.
Şekil 8: Adıgüzel Barajı su temini haritası (www.geodata.ormansu.gov.tr).
Şekil 9: 1999 - 2014 su yılları arası aylık ortalama giriş akımları (m3) (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları).
0 10.000.000 20.000.000 30.000.000 40.000.000 50.000.000 60.000.000 70.000.000 80.000.000 Gir iş A kım lar ı (m ³) Aylar
25 4.2.3 Sulama
Devlet Su İşleri tarafından 1976 yılında yapımına başlanan Adıgüzel Barajı’nda, enerji ve taşkın koruma faydalarının yanı sıra sulama faydasının %75 gibi büyük bir orana sahip olmasından dolayı, depolanan su hacminin önemli bir kısmı sulamaya verilmektedir. Depolama hacmi 1076 hm3 olan Adıgüzel Barajı,
Denizli ve Aydın illerinde toplam 94825 hektarlık bir alana sulama hizmeti vermektedir. Genel olarak Nisan ve Ekim ayları arasında gerçekleşen sulama dönemlerinde dipsavak ve türbinlerden bırakılan su, sulama amacı ile kullanılmaktadır. Adıgüzel Barajı için sulamaya bırakılan su miktarları, Devlet Su İşleri’nin sulama dönemlerinde santral işletmecisine verdiği talimat doğrultusunda, enerjiye sarf edilen su ve dipsavaktan sulamaya bırakılan su miktarları ile tespit edilmektedir. Elde edilen bu veriler EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlükleri’ne ait yıllık işletme durumu tablolarına işlenmiş ve buradan temin edilerek hazne işletme çalışmasında kullanılmıştır. İşletme çalışması dönemi içerisinde, sulamaya verilen aylık ortalama su miktarları Şekil 10’da gösterilmektedir.
Şekil 10: 1999 - 2014 su yılları arası aylık ortalama sulama miktarları (m3) (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları).
0 20.000.000 40.000.000 60.000.000 80.000.000 100.000.000 120.000.000 140.000.000 160.000.000 180.000.000 Su lam a Mik tar lar ı ( m ³) Aylar
26
4.3 Adıgüzel Barajı ve HES’e Ait Karakteristik Özellikler
Adıgüzel Barajı ve HES’e ilişkin karakteristik özellikler içeren özet Tablo 1’de sunulmaktadır.
Tablo 1: Adıgüzel Barajı ve HES’e ilişkin karakteristik özellikler. Baraj Gövdesi ve Göl Alanı
1/25.000’lik Harita Adları : Uşak L22-d2
Koordinatları : 693 262 D, 4 225 706 K
İli : Denizli
İlçesi : Güney
Havza Adı : Büyük Menderes Havzası (07)
DSİ Bölgesi : 21. Bölge Müdürlüğü
Akarsu Adı : Büyük Menderes Nehri
Amacı : Sulama-Enerji-Taşkın Koruma
Gövde Tipi : Kil Çekirdekli Kaya Dolgu
Gövde Hacmi (hm3) : 7125
Kret Kotu(m) : 460,00
Talveg Kotu (m) : 316
Gövde Yüksekliği (Talvegden) (m) : 144
Maksimum Su Kotu (m) : 453,25
Minimum Su Kotu (m) : 403,25
Kuyruk Suyu Kotu (m) : 317,8 - 319,9
Depolama Hacmi (hm3) : 1076
Maksimum Su Kotunda Göl Alanı (km2) : 25,9
Maksimum Su Kotunda Faydalı Hacim (hm3) : 849
Sulama Alanı (ha) : 94,25
Cebri Boru
Cebri Boru Tipi : Kapalı
Cebri Boru Adedi : 2
Cebri Boru Çapı (m) : 2,4 - 3,7
Cebri Boru Uzunluğu (m) : 503,00
Cebri Boru Kalınlığı (mm) : 22 - 45
Enerji Santrali
Türbin Tipi : Francis
Ünite Adedi : 2
Minimum Net Düşü (m) : 86,35
Ortalama Net Düşü (m) : 111,35
Maksimum Net Düşü (m) : 136,35
27
Tablo 1: Adıgüzel Barajı ve HES’e ilişkin karakteristik özellikler (devam).
Çıkış Gücü (MW) : 62 (2 x 31)
Birincil Enerji Üretimi (GWh) : 150 İkincil Enerji Üretimi (GWh) : 130 Toplam Enerji Üretimi (GWh) : 280
Verim : %93,5
Türbin Deşarj Oranı : 0,32
Generatör Görünür Güç (MVA) : 36 Aktif Güç (MW) : 31 Gerilim (V) : 13.800 Akım (A) : 1.506 Güç Faktörü (m) : 0,85 Frekans (Hz) : 50 Hız (devir/dakika) : 300 İkaz Gerilimi (V) : 167
İkaz Akımı (A) : 915
4.4 İşletme Tarihçesi
21 Aralık 1989 tarihinde su tutmaya başlayan baraj 11 Temmuz 1990 tarihinde işletmeye açılmıştır. Barajın işletmeye açıldıktan sonra kullanım amacı 28.02.1978 tarih, 7/150 sayılı Bakanlar Kurulu Kararı ile %7,5 enerji, %17,5 taşkın, %75,0 sulama olarak belirlenmiştir. Baraj göl alanı, dolusavak ve enerji santrali tesisleri Şekil 11’de gösterilmektedir.
28
EÜ/126-2/44 lisans numaralı Adıgüzel HES, 1996 yılında işletmeye açılmış olup halen EÜAŞ tarafından işletilmektedir. Adıgüzel Barajı ve HES işletme dönemine ait yıllık hazneye gelen su miktarları ve enerji üretim değerleri sırasıyla Tablo 2‘de gösterilmektedir.
Tablo 2: İşletme yıllarına esas yıllık su gelirleri ve yıllık enerji üretimleri (EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü Yıllık İşletme Durumu Tabloları).
Yıllar Yıllık Su Gelirleri (milyon m3)
Yıllık Enerji Üretimi (GWh) 1996 533,00 30,00 1997 429,00 38,00 1998 574,00 77,00 1999 750,00 154,13 2000 512,00 130,64 2001 358,00 111,57 2002 625,00 98,45 2003 607,00 113,80 2004 542,00 150,83 2005 376,00 142,79 2006 397,00 67,72 2007 284,00 2,64 2008 235,00 10,98 2009 776,00 88,08 2010 597,00 121,27 2011 550,00 144,56 2012 733,00 182,48 2013 537,00 152,50 2014 206,00 109,36
EÜAŞ Adıgüzel HES İşletme Müdürlüğü tarafından işletilen hidroelektrik santraline ait, bu çalışma kapsamında alınan 183 aylık dönem için giriş akımları Şekil 12’de, ortalama aylık hazne işletme seviyeleri ve yıllık enerji üretim değerleri Tablo 3 ve Tablo 4’te gösterilmektedir.
