Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi için yeni bir matematiksel model

Abstract

Hızlı gelişen teknolojiye, dünya nüfusunun artmasına ve elektrifikasyon çalışmalarına bağlı olarak elektrik enerjisine olan talep artış göstermektedir. Mevcut elektrik şebekesi ile yeni açılan yerleşim ve sanayi bölgelerinin ihtiyacı olan enerji gereksiniminin sağlanması, elektrik dağıtımından sorumlu kurumların karşılaştığı temel zorluklardan biridir. Bu zorlukla başa çıkabilmek için uygun yatırım planıyla şebekenin düzenli olarak genişletilmesi ve kapasitesinin arttırılması gerekir. Burada en uygun yatırım planının bulunması stratejik bir tasarım problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Tasarlanan dağıtım şebekelerinin artan talebi karşılamasının yanı sıra güvenilir, maliyet etkin ve temiz enerji kullanan şebekeler olması da beklenmektedir. Bu amaçlara ulaşabilmek için şebekelerin dağıtık üretim yapısında planlanması son yıllarda ön plana çıkmaktadır. Dağıtık üretim içeren dağıtım şebekesi genişleme problemi (DNEP_DG), mevcut şebekenin güçlendirilmesini ya da hat, trafo merkezi, dağıtık üretim kaynağı gibi yeni şebeke bileşenlerinin eklenmesini içerir. Dağıtım sistemlerinde en sık kullanılan şebeke yapısı, ağaç yapısındaki radyal şebekelerdir. Dağıtım şebekeleri dağıtık üretim kaynağı dikkate alınarak genişletildiğinde radyal yapının sağlanması ek kısıtlar gerektirmekte olup problemi zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, DNEP_DG’de radyal yapının sağlanması için yayılan ağaç alt tur eleme kısıtlarına dayalı yeni bir formülasyon önerilmiştir. Yatırım, bakım, üretim ve emisyon maliyetlerini en küçükleyen çok dönemli genişleme planının bulunması için karma-tamsayılı matematiksel bir model geliştirilmiştir. Bu çalışmada önerilen radyallik kısıtlarını içeren model ile literatürdeki kısıt yapısını içeren modelden daha kısa sürede sonuca ulaşıldığı gösterilmiştir.