طراحی و بهره برداری بهینه سیستم های تولید همزمان برق، حرارت و سرما cchp در مقیاس خیلی کوچک برای آپارتمان مسکونی

امروزه با توجه به ویژگی های منحصر به فرد سیستم های تولید همزمان برق، حرارت و سرما در مقیاس خیلی کوچک (mcchp) نظیر راندمان بالا، کاهش آلودگی های زیست محیطی و تاثیرگذاری عمده در کاهش تلفات سیستم های انتقال، این سیستم ها به سرعت در واحدهای مسکونی در حال افزایش می باشند. اکثر مطالعات انجام شده در زمینه طراحی سیستم های تولید همزمان از نقطه نظر اقتصادی بدون در نظر گرفتن انرژی مصرفی و مسائل زیست محیطی مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم cchpمی تواند بر اساس معیارهای مختلف از جمله: اقتصادی، مقدار انرژی ذخیره شده و انتشار آلاینده های زیست محیطی طراحی و بهره برداری شود. با توجه به اینکه طراحی و بهره برداری بهینه سیستم با استفاده از یک معیار ممکن است از نقطه نظر معیارهای دیگر بهینه نباشد بدین منظور در این پایان نامه طراحی و بهره برداری بهینه از سیستم cchp با در نظر گرفتن هر سه معیار انجام شده و برای اینکار شاخص فاکتور ظرفیت(pfi) تعریف شده است. سیستم cchp می تواند به صورت تامین انرژی با اولویت تامین برق(fel)، تامین انرژی با اولویت تامین حرارت(ftl)، تامین انرژی با اولویت تامین برق حرارت به صورت هیبرید (hetc) و یا در استراتژی کارکرد پیوسته(fetc) مورد بهره برداری قرار گیرد. هدف اصلی از انجام این پروژه ارائه مدل ریاضی برای بهره برداری بهینه از سیستم تولید همزمان از نقطه نظر هر سه معیار می باشد. اما با توجه به اینکه محرک های اولیه مورد استفاده در mcchp، موتور گازسوز، میکروتوربین، پیل سوختی و موتور استرلینگ می باشد و سیستم cchp اجزای دیگری (بویلر کمکی، چیلر جذبی و مخزن ذخیره ساز حرارتی) نیز دارد لذا ابتدا پیکر بندی سیستم cchp پیشنهاد می گردد و هر کدام از پیکر بندی ها به صورت یک سناریو در نظر گرفته می شود. در این مطالعه برای یک آپارتمان واقع در تهران با به دست آوردن بار حرارتی، سرمایی و الکتریکی و با ارزیابی اقتصادی، قیمت تمام شده برق تولیدی (coe) برای سناریوهای مختلف در استراتژی-های مختلف تعیین شده است. coe با هدف ماکزیمم کردن خالص یکنواخت سالانه بدست آمده است. با آنالیز انرژی، نسبت انرژی اولیه و انرژی اولیه صرفه جویی شده سناریوهای مختلف در استراتژی های مختلف بدست آمده است و همچین سناریو برتر با در نظر گرفتن معیار کاهش مقدار دی اکسید کربن منتشر شده بدست آمده است و در نهایت با در نظر گرفتن هر سه معیار (با استفاده از شاخص pfi) پیکر بندی بهینه، و استراتژی برتر انتخاب شده است. مسئله بهینه سازی با استفاده از روش حل غیر خطی آمیخته با عدد صحیح و به کمک نرم افزار gams حل شده است. نتایج نشان می دهد: اگر معیار بهینه سازی کاهش coe باشد سناریو برتر استفاده از موتور گازسوز و بهره برداری آن در استراتژی fetc می باشد. اگر معیار بهینه سازی کاهش انرژی مصرفی سایت باشد سناریو برتر استفاده از پیل سوختی و بهره برداری آن در استراتژی ftl می باشد. و اگر معیار بهینه سازی کاهش دی اکسید کربن منتشر شده باشد سناریو برتر استفاده از موتور استرلینگ و استراتژی کاری آن ftl می باشد. و اگر معیار بهینه سازی pfi باشد استفاده از موتور گاز و بهره-برداری آن در استراتژی ftl سناریور برتر خواهد بود.