Mathematical programming approaches for two problems in energy systems
Enerji sistemlerinden iki problem için matematiksel programlama yaklaşimlari
- Tez No: 760358
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK KOCUK, DR. ÖĞR. ÜYESİ BESTE BAŞÇİFTCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğal gaz, Doğrusal olmayan programlama, Güç sistemleri, Karma tamsayılı programlama, Natural gas, Nonlinear programming, Power systems, Mixed integer programming
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enerji sistemlerindeki birçok problem matematiksel programlama kullanılarak modellenebilir. Bu tezin ilk bölümünde, karma tamsayılı ortak şans kısıtlı rassal program olarak modellenen güç sistemlerinde entegre bakım ve operasyon planlama problemine odaklanılmıştır. Ortak şans kısıtının zorluğu nedeniyle, kesin gösterimi elde etmek için kesen düzlem algoritması ve ikinci dereceden konik programlama temelli güvenli yaklaşıklaması sunulmuştur. Bu programı çözmek için, tamsayı L-Şekil yönteminin özelliklerinden yararlanarak bir ayrıştırma algoritması önerilmiş ve çeşitli algoritmik iyileştirmeler sunulmuştur. Önerilen yaklaşımların başarımı ve etkinlik değerlendirmeleri yapılmış; bu yaklaşımların uygun maliyetli bakım ve operasyonel planlamalar sağladığı gösterilmiştir. Bu tezin ikinci bölümünde, gaz fiziği ve aktif ağ elemanlarının açma/kapama kararlarının ele alındığı çokdönemli doğal gaz depolama problemine odaklanılmıştır. Kararlı hal koşulları altında, bu problem dışbükey olmayan karma tamsayılı doğrusal olmayan bir program olarak modellenmiştir. Sıkı eşiz sınırlar elde etmek amacıyla bu karmaşık problemin karışık tamsayılı doğrusal ve ikinci dereceden konik gevşetmeleri önerilmiştir. Önerilen modeller, literatürden alınan farklı problem örnekleri kullanılarak karşılaştırılmış ve değerlendirmeleri yapılmıştır. Önerilen yaklaşımların etkinliği ve (yakın) küresel çözümler elde etme başarımı, küresel bir çözücü ile karşılaştırılarak gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
A wide variety of problems in energy systems can be formulated as mathematical programs. In the first part of this thesis, we focus on the integrated maintenance and operations planning problem in power systems, which is formulated as a mixedinteger joint-chance constrained stochastic program. Due to the intractability of the joint chance-constraint, we propose a cutting-plane method to obtain its exact reformulation and derive its second-order cone programming based safe approximation. To solve this program, we propose a decomposition algorithm by exploiting the features of the integer L-shaped method and introduce various algorithmic enhancements. We design an extensive computational study and demonstrate the performance and efficiency of the proposed approach with reliable and cost-effective maintenance and operational schedules. In the second part of this thesis, we focus on the multi-period natural gas storage optimization problem by considering the important aspects of gas physics and switching status of active elements. Under steady-state conditions, we formulate this problem as a nonconvex mixed-integer nonlinear program. We propose mixed-integer linear and second-order cone programming relaxations of this complex problem to obtain tight dual bounds. We design a computational study to compare these formulations on different instances from the literature. Our results demonstrate the computational efficiency of our approach and its ability to obtain (near) globally optimal solutions in comparison with a global optimization solver.
Benzer Tezler
- Elektrik üreticileri perspektifinden uzun dönem elektrik üretimi yatırımlarının planlanmasına yönelik bir karar destek modeli
A decision support model for long-term investment planning of electricity generation from the perspective of generation companies
BERNA TEKTAŞ SİVRİKAYA
Doktora
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERHAN ÇEBİ
- Takviyeli, değişken kesitli silindirik kabukların karışık sonlu eleman yöntemi ile çözümü
Mixed finite element method formulation for stiffened cylindrical shells
MEHMET HAKKI OMURTAG
- SBM ve veri zarflama analizi kullanılarak endüstriyel alanda çevresel sürdürülebilirliğin değerlendirilmesi
Assessment of environmental sustainability in the industrial sector using slack-based measure and data envelopment analysis
MUSA AKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERHAN ÇEBİ
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Modeling and optimization of the drone base stations location allocation problem
Drone baz istasyonlarının yerleşim-tahsis probleminin modellenmesi ve optimizasyonu
ÖZGE ŞATIR AKPUNAR
Doktora
İngilizce
2025
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENER AKPINAR