Raylı ulaşım elektrifikasyon sistemine bağlı hızlı elektrikli araç otopark şarj istasyonlarında belirsizlikleri dikkate alan yeni bir enerji yönetim sisteminin geliştirilmesi

Abstract

Dünyadaki teknolojik gelişmeler, çevresel kaygılar ve enerji alanındaki jeopolitik hususlar nedeniyle son yıllarda elektrikli araçların kullanımına yönelik birçok gelişme söz konusu olmuştur. Elektrikli araçların daha da yaygınlaşması açısından en önemli problemlerden biri de ilgili araçların şarj gereksinimlerinin ve farklı elektriksel talep karakteristiklerinin güç sistemine olası etkilerinin bertaraf edilmesi ve artan güç talebinin karşılanmasıdır. Öte yandan, raylı sistemler tabanlı toplu ulaşım imkânlarının yaygınlaşması, özellikle trafik yoğunluğu olan büyük metropoller için kaçınılmaz bir durumdur.Bu tez çalışmasında, raylı ulaşım sistemlerine entegre `park et-devam et` stratejisi ile işletilen yenilenebilir tabanlı enerji üretimini de içeren elektrikli araç toplu parklanma bölgelerinin entegrasyonu için yeni bir konsept önerilmektedir. Önerilen yapıda, mevcut raylı ulaşım sisteminin atıl enerji altyapı kapasitesinin ve raylı sistemdeki faydalı frenleme enerjisinin beraberce dikkate alındığı farklı şarj stratejileri ile elektrikli araç parklanma bölgesinin şarj gücü talebinin karşılanması konusu incelenmiştir. Bütün bu girdiler ile elektrikli araç talebindeki belirsizliklerietkin bir şekilde yönetecek bir optimal enerji yönetim sistemi geliştirilmiştir. Raylı ulaşım sistemlerine entegre elektrikli araç tabanlı ulaşımı bir arada optimal enerji yönetimi kapsamında dikkate alarak çalışma ile birlikte önerilen sistemin matematiksel modellemesi yapılmıştır. Elektrikli araçların yaygınlaşması ile birlikte karşımıza çıkacak olan talep gücünün karşılanmasına yönelik raylı sistem entegrasyonu ile birlikte çözüm önerileri geliştirilmiştir.

Due to the technological developments, environmental concerns, and geopolitical issues of the energy field in the world, there have been developments in the use of electric vehicles in recent years. One of the most important problems in terms of the prevalence of electric vehicles is to eliminate the possible effects of electric vehicles' charging requirement and different demand characteristics on the power system and to meet the increasing power demand of electric vehicles. On the other hand, the prevalence of rail-based transportation systems is an inevitable situation, especially for metropolises such as Istanbul with heavy traffic load.In this thesis study, a new concept is proposed for the integration of electric vehicle parking lots into the rail system which is operated with a park-and-ride concept including renewable-based energy generation. In the proposed structure, a structure in which the idle capacity of the existing rail transportation system and the useful braking energy in the rail system are evaluated together and the charging power demand of electric vehicles is met with different charging strategies is examined. With all these inputs, an optimal energy management system has been developed to effectively manage the uncertainties in electric vehicle demand. A mathematical model is created using mixed-integer linear programing method for the optimum energy management of electric vehicles in the electric vehicle parking lot integrated into the rail system. In order to meet the charging demand that will increase with the spread of electric vehicles, the rail system integration framework has been developed as a solution in this thesis.