Investigation of the impact of the solar power generation forecast by using big data analytics on the local electricity market
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Temiz Tükenmez Enerjiler A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: OZAN OĞULCAN DEMİRTAŞ
Danışman: Ayşen Sivrikaya
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Dağıtımlı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının (RES) mevcut enerji sistemini besleme entegrasyonu, kesintili ve değişken olduğu için RES sayısı arttıkça bu durum daha da zorlaşmaktadır. Bu sorunu ele almanın bir yolu, tüketicilerin ve üreticilerin kendi Yerel Enerji Toplulukları (LEC'ler) içinde yerel olarak üretilen elektriğin ticaretine aktif olarak katılabilecekleri Yerel Elektrik Piyasalarını (LEM'ler) kullanmaktır. Fakat, yerel enerji piyasalarında belirli bir süre öncesinden (genellikle kısa süreli) üretim değerinin bilinmesi, fiyatların oluşması, tekliflerin alınıp değerlendirilmesi açısından önem arz etmektedir. Bu nedenle elektrik şebekesi operatörlerinin elektrik enerjisi satın alma ve satma, yük değiştirme ve bakım planlaması gibi kararlar almasına yardımcı olan önemli bir parametre olan kısa süreli yük tahmini, sistem operasyonlarında önemli bir işlev görür. Bu çalışmanın amacı önceden kısa süreli üretim değeri tahmin edilen bir güneş enerjisi santralinin simülasyon yoluyla elde edilecek bir yerel elektrik gün öncesi piyasasındaki olası rolünün ve elektrik fiyatları üzerinde doğuracağı sonuçların incelenmesidir. Ayrıca bu çalışmada, bu değere elektriğin temin edileceği günden önce ulaşılması ile verilecek tekliflerin önceden alınarak piyasadaki fiyatlamaya önceden yön verilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, yüksek kapasiteli bir güneş enerjisi santrali seçilmiş ve bu seçilen tesisin geçmiş elektrik üretim verileri ile santralin bulunduğu bölgenin geçmiş meteorolojik verileri kullanılarak santral için gün öncesi elektrik üretim tahmini yapılmıştır. Verilerin çeşitliliği ve fazlalığı nedeniyle bu analizde Büyük Veri Analitiği yöntemi kullanılmış ve Python programlamada makine öğrenmesi tekniği ile analiz gerçekleştirilmiştir. 3 farklı model incelenmiş ve elektrik üretim tahmini yapılan gün için en iyi sonucu Light GBM modeli vermiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, üretim tahmini yapılan gün için yapılan sözkonusu tahmini üretim değerleri yerel elektrik piyasası simülasyon modelinde kullanılmıştır. Simüle edilmiş ölçeklenebilir senaryoların doğrulanması ve LEM'lerin ekonomik açıdan değerlendirilmesi için açık kaynaklı ve çevrimiçi bir yazılım olan Grid Singularity kullanılmıştır. Öncelikle Grid Singularity altında bir topluluk belirlenmiş ve bu topluluk için yerel piyasa oyuncuları eklenmiştir. Daha sonra fiyat oluşumu, karlılık ve topluluğun öz yeterliliğini tam olarak incelemek için 3 farklı senaryo geliştirilmiştir. İlk senaryoda, güneş enerjisi santrali topluluğa dahil edilmemiş ve yerel piyasa oyuncuları tüm elektrik ihtiyaçlarını şebekeden karşılamak zorunda bırakılmıştır. İkinci senaryoda ise birinci senaryodan farklı olarak yüksek kurulu güce sahip bir güneş enerjisi santrali sisteme eklenmiştir. Son olarak 3. senaryoda 2. senaryodan farklı olarak sisteme ayrı ayrı 10 kWh ve 30 kWh kapasiteye sahip iki batarya eklenmiş ve simülasyon tekrar çalıştırılmıştır. Güneş enerjisinin sağlanamadığı durumlarda yerel tüketiciler bataryadan elektrik satın almış ve bu durumun toplumun kendi kendine yeterliliğini artırdığı görülmüştür. Tüm senaryolardaki sonuçlar değerlendirildiğinde, ilk senaryoda %0, ikinci senaryoda %65,0, üçüncü senaryoda ise batarya gücüne göre sırasıyla %69,0 ve %77,0 oranlarında topluluğun kendi kendine yeterlilik oranları elde edilmiştir. Bu değerler yerel piyasada üretilen temiz elektriğin belirtilen oranlarda topluluk tarafından kullanılabildiği anlamı taşımakta olup, bu oranların %100 olarak elde edilememesinin temel nedeni ise toplumdaki yenilenebilir enerji kaynağının güneş olması ve güneş santralinin üretiminin gün içinde değişen meteorolojik değerlere bağlı olmasıdır. Öte yandan, yüksek oranda yenilenebilir enerjinin sisteme girişinin ortalama elektrik piyasa fiyatını birinci senaryodaki duruma göre, ikinci senaryoda %26,7 oranında, üçüncü senaryoda ise %30 oranında düşürdüğü gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, yüksek kapasiteli bir güneş enerjisi santralinin yerel elektrik marketine entegrasyonun piyasa fiyatlarını düşürdüğü gözlemlenmiş olup, öte yandan bu santralin yapacağı üretimin bir gün önceden bilinmesinin piyasa katılımcılarının piyasada etkin pozisyonlar almasına olanak sağladığı vurgulanmıştır.