Hydroelectric power plant energy optimization under energy scarcity

Abstract

Developing efficient energy production is a significant universal engineering and sustainability objective. Scarce energy resources and high demand fluctuations motivated this thesis. In this thesis, optimal turbine usage is examined for a hydroelectric power plant considering changing energy demand, supply and cost balance. The systems fundamental working principle is to satisfy the entire demand of energy. Energy reservation is not currently a practical or viable option. If the demand for energy is over the capacity of the hydroelectric energy supply, then an energy shortage occur. This shortage is compensated by different energy resources that are more expensive than hydroelectric power plant. In this context, a nonlinear model which minimize the total cost and considers water head, turbine efficiency and water balance, is developed. We formed sample groups for different values of the parameters that we used in the model. Results were obtained by the aid of GAMS program.

Verimli enerji üretimi günümüzün en önemli problemlerinden birisidir çünkü enerji kaynakları kısıtlıdır ve talep dalgalanması oldukça yüksektir. Bu tezde bu periyodik olarak değişen enerji talep, fiyat ve arz dengesini gözetecek şekilde bir hidroelektrik santrali için en verimli türbin kullanım rejimi nedir sorusuna cevap aranmıştır. Sistemin temel çalışma prensibi bütün enerji talebini karşılamaktır, zira enerjiyi stoklamak mümkün değildir. Eğer talep edilen enerji hidro elektrik kapasitenin üstünde ise enerji açığı çıkmaktadır. Bu açık daha pahalı olan enerji kaynakları ile kapatılmaktadır. Bu kapsamda enerji satışından sağlanacak geliri en çoklayacak aynı zamanda su yüksekliği, türbin verimi, su dengesi gibi hidro elektrik santrallere ¨özgü gerçekçi kısıtları gözetecek doğrusal olmayan bir model geliştirilmiştir. Modelde kullandığımız parametrelerin farklı değerleri için farklı zaman aralıklarında örnek gruplar oluşturduk. GAMS programı sayesinde sonuçları elde ettik.