Smart grids maturity level analysis for natural gas networks in metropolitan cities: A case study for Istanbul

Abstract

Büyük şehirlerde nüfus artışı, yapılaşma ve mega yatırımlar sebebiyle şehirlerde enerji ihtiyacının artması, doğal gaz şebekesinin optimum işletilmesi hususu önemli bir hedef olmuştur. Bu hedefin sadece akıllı şebekeler konseptiyle yapılabilecek olması yapılacak yatırımların akıllı şebeke konseptiyle yapılması ihtiyacını ön plana çıkarmaktadır.Büyük şehirlerde doğal gazın, sanayi ve konut kullanımında müşteriye belli sıcaklık ve basınçta ulaştırılması gerekmektedir. Mevsimsel olarak değişen tüketim değerleri, hava sıcaklıkları, arıza, iş süreçleri, saha ekipmanları vb. parametreleri bütünsel olarak değerlendirip kesintisiz ve verimli bir şekilde gaz arzının sağlanması arayışı akıllı şebeke sistemlerini zorunlu kılmıştır. Şehirde doğal gaz gibi yaşamsal öneme sahip bir enerji kaynağının alt yapısının varlık yönetimi en kusursuz biçimde yapılmalıdır. Bu tez çalışmasının amacı, şehir doğalgaz dağıtımı yapan bir şirketin akıllı şebeke olgunluğunu incelemek ve iyileştirilmeye açık alanlar temas etmektir. Akıllı şebeke olgunluk modelini oluşturmak amacıyla birçok olgunluk modeli karşılaştırılmış ayrıca bu doğrultuda olgunluk yol haritası da tayin edilmiştir. Olgunluk seviyesini belirleyen temel performans kriterlerini belirlemek amacıyla dört doğal gaz dağıtım şirketinin saha uygulamaları incelenmiş ve Analitik Hiyerarşi Süreci ile kullanılan sistemlerin önem ağırlıkları değerlendirilmiştir. Bu performans kriterlerine göre akıllı şebeke dönüşüm ve değişimi yapmak isteyen bir dağıtım şirketi için GAP analizinin sonuçları kullanılarak aksiyon planları oluşturulmuştur. Ayrıca İstanbul özelinde akıllı şebeke kullanım oranı bu model kullanılarak incelenmiştir. Dolayısıyla bu çalışmada sunulan sonuçlarla akıllı şebeke analizi ve iyileştirme faaliyet için gereken adımlar belirtilmiştir.

Due to the increase of energy need as a consequence of rapid population growth, structuring and mega investments in metropolitan cities, optimum operation of natural gas network infrastructure has become an important goal. The fact that this goal can be realized with smart network concept has prioritized the need for new investments to be made as per smart network concept. In metropolitans, natural gas must be transmitted to customers with specific temperatures and pressure rates. The necessity to supply natural gas sustainable and efficient way by evaluating the parameters such as weather temperatures, consumption amounts, business processes, field equipment defects requires smart network systems. Infrastructure asset management of natural gas, which has a vital role in the cities, must be performed adequately.The purpose of this thesis is to examine the smart grid maturity and to discuss improvement potentials for companies distributing natural gas for the city. Several maturity models were compared in order to generate smart grid maturity model and accordingly smart grid maturity roadmap has been established. Field applications of four natural gas distribution companies were evaluated to determine key performance indicators which govern the maturity level and the importance rate of smart grid systems by using Analytical Hierarchy Process. Action plans were defined according to smart grid by using GAP analysis results for companies that desire a change and development on smart grid. Additionally, smart grid maturity level of Istanbul was examined by using the established model and the comparative analysis results have been presented. Therefore, with the results presented in this study, smart grid maturity level analysis and necessity steps for improvement activity have been stated for natural gas distribution.