A Profit Optimization Approach Based on the Use of Pumped-Hydro Energy Storage Unit and Dynamic Pricing

POMPALANMIŞ SU TABANLI ENERJİ DEPOLAMA ÜNİTESİ KULLANIMINA VE DİNAMİKFİYATLANDIRMAYA DAYANAN BİR KAZANÇ OPTİMİZASYONU YAKLAŞIMI

Abstract

In this study, an optimization problem is proposed inorder to obtain the maximum economic benefit from windfarms with variable and intermittent energy generationin the day ahead and balancing electricity markets. Thismethod, which is based on the use of pumped-hydroenergy storage unit and wind farm together, increases theprofit from the power plant by taking advantage of theprice changes in the markets and at the same timesupports the power system by supplying a portion of thepeak load demand in the system to which the plant isconnected. With the objective of examining theeffectiveness of the proposed method, detailed simulationstudies are carried out by making use of actual wind andprice data, and the results are compared to those obtainedfor the various cases in which the storage unit is notavailable and/or the proposed price-based energymanagement method is not applied. As a consequence, itis demonstrated that the pumped-hydro energy storageunits are the storage systems capable of being usedeffectively for high-power levels and that the proposedoptimization problem is quite successful in the cost effective implementation of these systems.

Özet

Bu çalışmada, değişken ve süreksiz enerji üretimine sahip olan rüzgar çiftliklerinden, gün öncesi ve dengeleme piyasalarının mevcut olduğu bir güç sisteminde en yüksek ekonomik kazancı elde edebilmek amacıyla bir optimizasyon problemi önerilmektedir. Pompalanmış su tabanlı bir enerji depolama ünitesinin rüzgar çiftliği ile birlikte kullanılmasına dayanan bu yöntem, enerji piyasalarındaki fiyat değişimden faydalanarak güç santralinden elde edilen kazancı arttırmaktadır ve aynı zamanda santralin bağlı olduğu güç sistemindeki tepe yük talebinin bir kısmını karşılayarak sisteme destek olmaktadır. Önerilen yaklaşımın etkinliğini inceleyebilmek amacıyla gerçek rüzgar ve fiyat verilerinden faydalanılarak detaylı benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir ve sonuçlar depolama ünitesinin olmadığı ve önerilen fiyat bazlı enerji yönetimi yaklaşımının kullanılmadığı çeşitli durumlar için elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, pompalanmış su tabanlı enerji depolama ünitelerinin yüksek güçlerde etkin bir şekilde kullanılabilecek bir enerji depolama sistemi olduğu ve bu sistemin ekonomik açıdan en verimli şekilde kullanılabilmesinde önerilen optimizasyon probleminin oldukça başarılı olduğu gösterilmiştir.