Hidroelektrik santrallerde enerji yönetimi ve optimizasyonu için gerçek zamanlı bir dijital ikiz modeli tasarımı ve uygulaması


Tezin Türü: Doktora

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

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Mustafa ERSAN

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Erdal Irmak

Eş Danışman: Tevfik Kutay Çelebioğlu

Özet:

Bu çalışmada, hidroelektrik santrallerde enerji yönetimi, operasyonel güvenlik ve verimlilik süreçlerini iyileştirmek amacıyla Türkiye’de bulunan gerçek bir hidroelektrik santraline yönelik dijital ikiz (Dİ) modeli geliştirilmiş ve bu teknolojiye dair yenilikçi bir yöntem ortaya konulmuştur. Bu kapsamda, Dİ teknolojisinin temel kavramları ve uygulama prensipleri detaylıca verildikten sonra santralin temel bileşenleri olan su giriş vanası, türbinler, jeneratörler, trafo koruma rölesi ve hat fideri koruma rölesi için matematiksel modeller ve dijital modeller oluşturulmuştur. Geliştirilen modeller üzerinde gerçekleştirilen performans testleri ve analizler, gerçek sistemde yapılması riskli testlerin Dİ ortamında güvenle uygulanmasını sağlamış; santral davranışları, farklı senaryolar altında başarıyla öngörülmüştür. SCADA sistemi üzerinden elde edilen gerçek zamanlı veriler ile Dİ modelinden üretilen tahmini verilerin karşılaştırılması, modelin doğruluğunu kanıtlamış ve model, sensör arızaları ile diğer bileşenlerdeki hataları tespit etmekte etkili bir araç olarak öne çıkmıştır. Bu sayede, önleyici bakım süreçleri optimize edilmiş, arıza süreleri minimize edilmiş ve santral operasyonlarının güvenilirliği artırılmıştır. Dİ modeli, santralin enerji yönetimi süreçlerinde anlamlı iyileştirmeler sağlayarak enerji üretim verimliliğini artırmış ve bakım maliyetlerini düşürmüştür. Ayrıca, sürdürülebilirlik ve çevre koruma hedeflerine katkı sunacak şekilde enerji üretim süreçlerini daha verimli ve güvenilir hale getirmiştir. Çalışma, Dİ teknolojisinin yalnızca yazılım ortamında değil, gerçek dünyada da etkili bir şekilde uygulanabileceğini göstermekte ve bu teknolojinin gelecekteki enerji sistemlerine entegrasyonuna dair önemli bir referans sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler : Dijital ikiz, Enerji yönetimi, Hidroelektrik santral