Due to ecological problems that we are facing, renewable energy sources, such as wind and solar, are emerging trends. However, unless renewable energy is supported by storage systems, the reliability of supply may decrease because of its intermittent and uncertain nature. Besides, since the generation is not controllable without the storage, profitability in the energy market may be risky. In this context, pumped hydroelectric storage systems are the most common and mature way of store electrical energy in grid level. In this thesis, Gökçekaya pumped storage power plant, whose feasibility study has been completed by Japan International Cooperation Agency-JICA, has been modeled. The model is discretized to take water level changes into account and piecewise linearized to consider efficiency alterations. Wind generation and market price data are obtained from Energy Exchange Istanbul-EXIST Transparency Platform. Optimization problem is constructed using mixed integer linear programming method with AMPL Language. Problems are solved in NEOS Servers by using CPLEX as a solver. For the short term, a combination of objective functions, fluctuated generation minimization and profit maximization, have been studied. A small pump unit has been included to the system in order to observe its effects. Operation of each problem has been demonstrated by plotting its results for three consecutive days. Then, one month results are analyzed for January and August. It is found that the small pump unit enhances the operation of the system for all problems.

Karşı karşıya kaldığımız ekolojik sorunlardan dolayı rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları yükselen trend halindedir. Ancak yenilenebilir enerji, depolama sistemleriyle desteklenmediği taktirde, üretimin aralıklı ve belirsiz doğasından dolayı arz güvenirliliği düşebilir. Ayrıca üretim, depolama olmadan kontrol edilebilir olmadığı için enerji piyasasında karlılık riskli olabilir. Bu çerçevede, pompaj depolamalı hidroelektrik sistemler, elektrik enerjisini şebeke seviyesinde depolamanın en yaygın ve olgun yoludur. Bu tezde, Japonya Uluslararası İşbirliği Ajansı-JICA tarafından fizibilite çalışması tamamlanan Gökçekaya pompaj depolamalı enerji santrali modellenmiştir. Su seviyesindeki değişiklikleri hesaba katmak için model ayrıklaştırılmış, verimlilik değişimlerini göz önüne almak için model parçalı doğrusallaştırılmıştır. Rüzgar üretim ve piyasa fiyat verileri Enerji Piyasaları İşletme Anonim Şirketi-EPİAŞ Şeffaflık Platformundan elde edilmiştir. Optimizasyon problemi, tamsayı karışık doğrusal programlama yöntemi kullanılarak AMPL dili ile oluşturulmuştur. Problemler NEOS sunucularında CPLEX çözücüsü ile çözülmüştür. Kısa dönem için, dalgalı üretimi minimize eden ve karlılığı maksimize eden amaç fonksiyon kombinasyonları çalışılmıştır. Küçük bir pompa ünitesi sisteme dahil edilerek etkileri gözlemlenmiştir. Her bir problemin işleyişi üç günlük sonuçlarının çizilmesiyle gösterilmiştir. Ardından, Ocak ve Ağustos için bir aylık sonuçlar analiz edilmiştir. Küçük pompa ünitesinin tüm problemlerin işleyişini geliştirdiği bulunmuştur. Ayrıca, dalgalı elektrik piyasası fiyatları nedeniyle Ocak ayında çalışmanın daha karlı olduğu sonucuna varılmıştır.