Hibrit enerji santrallerinde optimum üretim planlamasına yönelik yapay zekâ tabanlı optimizasyon algoritması geliştirilmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: KIRA KARABANOVA

Danışman: HAMZA FEZA CARLAK

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Çalışma kapsamında yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı otonom hibrit enerji sistemlerinin optimizasyon etkinliğinin artırılması problemi ele alınmaktadır. Güneş radyasyonu, hava sıcaklığı ve rüzgâr hızı gibi iklim parametrelerinin yüksek değişkenliği nedeniyle enerji üretiminin doğru tahmin edilmesinin zorlaşması ve bu durumun geleneksel yaklaşımlarda kurulu gücün gereğinden fazla artırılmasına yol açması tez çalışmasının motivasyonunu oluşturmaktadır. Çalışmanın amacı, meteorolojik parametrelerin tahmininin optimizasyon sürecine entegre edilmesi yoluyla iklimsel belirsizliklerin dikkate alınmasını sağlayan bir yaklaşım geliştirmektir. Bu kapsamda, güneş radyasyonu, hava sıcaklığı ve rüzgâr hızının tahmini için Çok Katmanlı Algılayıcı (MLP) modeli kullanılmış ve elde edilen tahmin verileri doğrudan optimizasyon modeline dahil edilmiştir. Genetik algoritma, parçacık sürü optimizasyonu ve kısıt ihlallerini önlemeye yönelik çözüm eleme mekanizmasını bir araya getiren CDI-GA-PSO adlı hibrit bir optimizasyon algoritması önerilmiştir. Geliştirilen algoritma, teknik, ekonomik ve işletme kısıtlarını dikkate alarak sistemin optimal konfigürasyonunun belirlenmesini sağlamaktadır. Elde edilen optimizasyon sonuçlarına göre, maksimum yükü 395 kW olan bir sistem için optimal konfigürasyon; 1400 kW fotovoltaik kapasite, 50 kW rüzgâr türbini, 2076,85 kWh batarya kapasitesi ve 341,27 kW dizel jeneratörden oluşmaktadır. Bu yapı ile yenilenebilir enerji payı %70,02, dizel üretim payı %29,98 ve güvenilirlik göstergesi LPSP = 0,01956 olarak elde edilmiştir. Birim enerji maliyeti 0,14 USD/kWh olarak hesaplanmıştır. HOMER Pro yazılımı ile yapılan karşılaştırmalı analiz, önerilen yöntemin sermaye maliyetlerini yaklaşık %11 ve enerji maliyetini yaklaşık %9 oranında azaltabildiğini göstermektedir. Gerçek bir hibrit enerji sistemi üzerinde gerçekleştirilen doğrulama çalışmaları, model sonuçları ile ölçüm verileri arasında genel olarak yüksek düzeyde uyum olduğunu ortaya koymuştur. Tahmin hatalarının günlük bazda 100–500 kWh, bazı durumlarda ise 800–1000 kWh seviyesine ulaşmasına rağmen sistemin kararlı şekilde çalıştığı ve tanımlanan kısıtları sağladığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, önerilen yaklaşım hibrit enerji sistemlerinin tasarım doğruluğunu artırmakta, kurulu gücün aşırı artırılmasını önlemekte ve iklimsel belirsizlikler altında yenilenebilir enerji kaynaklarının daha etkin kullanımını sağlamaktadır.