طراحی و بهره برداری بهینه سیستم هیبریدی فتوولتائیک با موتور گازسوز جهت تامین برق و حرارت

امروزه عوامل بسیاری از جمله گسترش فزاینده ی نیاز به انرژی، محدودیت منابع فسیلی، فاجعه ی آلودگی زیست محیطی ناشی از سوخت موادفسیلی، گرم شدن هوا و اثر گلخانه ای، لزوم تعادل پخش گازهای آلاینده و بسیاری از عوامل دیگر، سبب رویکرد دوباره ی علم به انرژی های تجدیدپذیر طبیعی شده است. از طرف دیگر تولیدانرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ و انتقال آن به مصرف کنندگان تلفات زیادی به همراه دارد. همچنین نیروگاه های بزرگ تولید برق به دلیل ظرفیت و حجم تولید زیاد علاوه بر داشتن هزینه های زیاد در سرمایه گذاری، نصب و راه اندازی و نیز تعمیر و نگهداری، غالبااز راندمان الکتریکی پایینی برخوردارند.دراین میان استفاده از سیستم های تولید پراکنده ی همزمان از راه کارهای موثر می باشد. ایران با عرض جغرافیایی 25 الی 45 درجهت شمالی ازجمله مناطق مناسب از نظر تابش خورشید و استفاده از سیستم های فتوولتائیک می باشد. اما محدودیت آن هزینه بالا، نوسانی و غیرقابل پیش بینی بودن در شرایط ابری می باشد که باعث می شود این سیستم ها به تنهایی برای تولید برق قابل استفاده نباشد. اما اگر چنین سیستمی با سایر تولیدکنندگان انرژی یا منابع ذخیره ساز، که بتوانند در شب و یا زمان هایی که ابر وجود دارد انرژی مورد نیاز را تامین کنند، تجمیع شود می تواند بطور مطلوبی در سیستم های تولید پراکنده مورد استفاده قرار گیرد. موتورهای گازسوز یکی دیگر از تجهیزات تولید برق می باشند که دارای ظرفیت های گوناگونی بوده و قیمت تمام شده برق آن نسبت به دیگر سیستم های تولید پراکنده پایین تر می باشد و همچنین با توجه به شرایط مناسب گاز در ایران انتخاب شده است. در این پایان نامه هدف طراحی و بهره برداری بهینه از سیستم هیبریدی فتوولتائیک و موتور گازسوز جهت تامین برق و حرارت می باشد. برای این منظور ابتدا پیکربندی مناسب سیستم پیشنهاد شده است. فرض شده است که سیستم هیبریدی به شبکه برق سراسری متصل می باشد و امکان خرید و فروش برق به شبکه وجود دارد. همچنین سیستم دارای یک بویلر کمکی می باشد تا در همه شرایط پاسخگوی دیماند مصرفی حرارتی باشد.بهینه سازی براساس کمینه کردن هزینه ها و نرخ بازگشت سرمایه انجام شده است. سه روش برای برنامه ریزی و بهره برداری سیستم تولید همزمان در نظر گرفته شده است. روش اول، استفاده از سیستم تولید همزمان به عنوان تامین کننده نیاز حرارتی (ftl) است. روش دوم، استفاده از سیستم تولید همزمان به عنوان تامین کننده نیاز الکتریکی (fel) و روش سوم، استفاده از سیستم تولید همزمان به عنوان تامین کننده نیاز الکتریکی و حرارتی به طور بهینه است. پس از پیاده سازی روش های گفته شده، پیکربندی مناسب برای محرک اولیه و بویلر کمکی مشخص شده است. تمامی مدل ها، خطی آمیخته با عدد صحیح بوده و با حل کننده cplex.12 در نرم افزار gams حل شده اند.نتایج بدست آمده نشان می دهد که روش fel دارای هزینه کل بالاتری می باشد.دو روش ftl و بهینه همزمان از نظر پیکر بندی کاملا یکسان بوده و از نظر هزینه ها بسیار به یکدیگر نزدیکند و هزینه بهره برداری بهینه همزمان اندکی کمتر می باشد. پس از مشخص شدن سطح پنل فتوولتائیک، تعداد واحدهای محرک اولیه و بویلر کمکی مناسب برای دوره طراحی به بهره برداری از این پیکربندی در دوره روزانه پرداخته شده است. با توجه به اینکه تابش خورشید پدیده ای تصادفی است و بطور قطع نمی توان آنرا پیش بینی کرد لذا پیکربندی انتخاب شده در دو حالت بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت و با در نظر گرفتن آن بهره برداری شده است و تابع هدف کمینه کردن هزینه بهره برداری روزانه می باشد.نتایج نشان می دهد که مقدار هزینه بهره برداری با لحاظ عدم قطعیت، بالاتر از مقدار متناظر با حالت بدون عدم قطعیت است.