Advances ın Power Systems, Renewable Energy Integratıon and Electrıcal Machıne Desıgn
Özet
Bu eser, modern güç sistemlerinde yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu ve elektrik makinelerinin tasarımına odaklanmaktadır. Yenilenebilir enerji sistemleri, özellikle güneş fotovoltaik (PV) sistemleri, güç sistemlerinde önemli bir yer kazanmıştır. Ancak PV sistemlerinin değişken doğası, optimal güç akışı (OPF) probleminin çözümünde zorluklar yaratmaktadır. Bu sebeple, klasik deterministik yöntemlerin yanında meta-sezgisel algoritmalar yaygın şekilde kullanılmaktadır. Çalışmada PSO, GWO, WOA algoritmalarının ve FDB (Fitness-Distance Balance) stratejisi ile geliştirilmiş versiyonlarının PV entegreli OPF’daki performansları karşılaştırılmıştır. Ayrıca yeniden dağıtılmış PV gücü için lognormal belirsizlik modeli benimsenmiş, IEEE 30 ve 57 baralı test sistemleri üzerinde istatistiksel testlerle validasyon yapılmıştır. Diğer bir çalışmada ise, IEEE RTS 24 baralı sisteminde hibrit Lévy tabanlı WOA ve GWO algoritması (HLWOA) çoklu amaçlı OPF problemini çözmek için önerilmiştir. Bu algoritma, yakıt maliyeti, güç kayıpları, emisyon ve gerilim sapması gibi fazla sayıda çatışan amacı optimize ederken Lévy uçuşları ile global aramayı güçlendirmektedir. Ayrıca bu tezde, IPM makinelerinin hız bağımlı elektromanyetik performansı 2D FEA ile incelenmiş, yüksek hızda kayıpların artması ve tork dalgalanması üzerine analizler yapılmıştır. Son olarak performans açısından NdFe, SmCo ve AlNiCo mıknatıslar kullanılarak uygulamalı stabilite ve verimlilik analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın temel katkısı, yenilenebilir enerji belirsizliklerinin OPF problemlerine entegrasyonu, yeni hibrit meta-sezgisel algoritmaların gelişimi ve elektromanyetik makine tasarımında malzeme bazlı karşılaştırmalı analizlerdir.
This academic work addresses key challenges in modern power systems by focusing on renewable energy integration and electrical machine design. The integration of renewable energy sources, particularly photovoltaic (PV) systems, introduces significant variability and uncertainty into the optimal power flow (OPF) problem. Classical deterministic optimization methods are often insufficient, leading to the adoption of metaheuristic algorithms such as Particle Swarm Optimization (PSO), Grey Wolf Optimizer (GWO), and Whale Optimization Algorithm (WOA). The study contrasts these algorithms and their versions enhanced with Fitness-Distance Balance (FDB) selection strategies to improve convergence and diversity, employing lognormal stochastic modeling of PV output and testing on IEEE 30- and 57-bus systems with rigorous statistical validation. Additionally, a Hybrid Lévy-based Whale-Grey Wolf Optimization Algorithm (HLWOA) is proposed for solving a four-objective OPF incorporating fuel cost, power losses, emissions, and voltage deviation on the IEEE RTS 24-bus system across multiple renewable penetration scenarios. This hybrid algorithm integrates complementary search mechanisms and introduces Lévy flight perturbations, showing superior Pareto front quality and robustness. Further, a detailed speed-dependent electromagnetic performance analysis of Interior Permanent Magnet (IPM) machines using 2D finite element analysis reveals how torque capability, losses, ripple, and efficiency vary with speed. Complementary investigations compare the impacts of different magnet materials (NdFe, SmCo, AlNiCo) on performance-stability trade-offs. The contributions provide novel algorithmic approaches for multi-objective OPF under renewable uncertainties and practical insights into electrical machine design for high-performance applications.
Kitap Bölümleri
4 bölüm · Mevcut sayfa ve DOI kayıtlarıAtıf bilgisi
ALİ CAN ÇABUKER. (2026). Advances ın Power Systems, Renewable Energy Integratıon and Electrıcal Machıne Desıgn. Bidge Yayınları. DOI: 10.70269/S17C4N52FC19

