بخشی از مقاله
بهینه یابی هیدروانرﮊی در نیروگاه های برق آبی کوچک
چکیده
یکی از مسائل مهمی که در طرح نیروگاه های برق آبی کوچک مدنظر طراحان قرار می گیرد محاسبات هیدروانرﮊی می باشد. در این مقاله فرآیند بهینه یابی هیدروانرﮊی در سه مرحله مبنای بررسی قرار گرفته است. در مرحله اول ظرفیت بهینه نیروگاه برای تولید برق پایه برای دبی های با احتمال وقوع مختلف مدنظر قرار گرفته است. در مرحله دوم ظرفیت بهینه نیروگاه برای تولید پیک حداکثر و مازاد پایه براساس دبی طرح حاصل از مرحله اول انجام گرفته است و در مرحله سوم به بهینه کردن مجدد اقتصادی دبی طرح بر اساس ظرفیت بهینه شده در مرحله دوم پرداخته شده است. بحث و نتیجه گیری پیرامون مراحل مختلف درمورد چندین نیروگاه برق آبی در دست اجرا واقع در غرب کشور در این مقاله بررسی گردیده است.
١- مقدمه
در برنامه توسعه انرﮊی کشور، در عمل استفاده از نیروگاه های کوچک محدود به مناطق روستایی و دورافتاده ای است که از راه شبکه سراسری برق به دلایل اقتصادی و غیره تغذیه نمی شوند. موارد استثنایی وجود دارد که نیروگاه های کوچکی که در گذشته ساخته شده اند با وجود گسترش برق رسانی به منطقه هنوز در حال کار هستند و به تأمین برق کمک می رساند. ایجاد شبکه مستقل و یا گسترش شبکه سراسری در مناطقی که پراکندگی مراکز مصرف قابل توجه است، با توجه به خرج ساختمان شبکه و همچنین افت انرﮊی در طول شبکه اقتصادی بنظر نمی رسد. درچنین حالاتی باید سعی کنیم منابع محلی انرﮊی را شناسایی کنیم و از آنها استفاده نماییم. در این راستا اولین نیروگاه آبی کوچک در کشور ما در روستای سررود استان خراسان توسط وزارت جهاد سازندگی در سال ١٣٦٦ ساخته شد. تجهیزات این نیروگاه ساخت کشور آلمان غربی و قدرت آن ٦٥ کیلووات می باشد. این نیروگاه بیشتر جنبه آزمایشی داشته و نتایج حاصل از عم لکرد آن می تواند تجربه خوبی برای امکان گسترش این نیروگاه ها در آینده و احیاناﹰ ساخت تجهیزات مربوطه در داخل کشور باشد. در طراحی و ساخت اینگونه نیروگاه ها پارامترهای زیادی حائز اهمیت می باشد که شناخت صحیح درمورد هریک از آنها می تواند باعث کیفیت برتر در بهره برداری از نیروگاه برق آبی بشود جتتتل ,حئه صکحکپعهلض. در این مقاله به محاسبات هیدروانرﮊی چند نیروگاه برق آبی کوچک به نام های سریس، پوله، زیرانا، بن رودکرمی و آبسردو که در استان کهکیلویه و بویراحمد واقع است پرداخته شده است و بهینه یابی هیدروانرﮊی این پروﮊه ها در سه مرحله مدنظر قرار گرفته و با درنظر گرفتن دبی های با احتمال وقوع مختلف، اقتصادی ترین حالت برای هر پروﮊه محاسبه گردیده است.
٢- معرفی پروﮊه های مورد مطالعه
در این تحقیق پنج منطقه از استان کهگیلویه و بویراحمد به عنوان گزینه های احداث نیروگاه برق آبی مورد مطالعه قرار گرفته است که برای نمونه خصوصیات جغرافیایی و اقلیمی دو منطقه با نام های آبسردو و سریس در جدول (١) ذکر گردیده است (سازمان مدیریت و برنامه ریزی کهکیلویه و بویراحمد,١٣٧٧).
٣- طراحی هیدروانرﮊی نیروگاهشهای برق آبی کوچک
در این قسمت به تشریح روش بکار رفته در طرح هیدروانرﮊی نیروگاه های معرفی شده پرداخته شده است. این گزینه ها در دو حالت کلی تولید فقط برق پایه و تولید برق پیک حداکثر بعلاوه برق پایه مورد بررسی قرار گرفته است. و با توجه به شرایط توپوگرافی و زمین شناسی چون امکان احداث مخزن روزانه با ظرفیت حداکثر وجود دارد بنابراین حالت تولید برق پیک حداکثر مورد بررسی قرار گرفته است که قاعدتاًﹰ حداکثر درآمد را استحصال می کند و با شرایط حداقل درآمد ( فقط تولید برق پایه ) مقایسه گردیده است
٣-١- مرحله اول: محاسبه ظرفیت بهینه نیروگاه برای تولید برق پایه
در مرحله اول برای دبی های مختلف طرح با مقدار درصد تجاوز جکطغک2کطxغض از دبی طرح به میزان٢٠% و ٢٥% و ٣٠% در منحنی جریان تداوم جکهطأه غپطصهطأخ wپئًض جهحخحًض و با درنظرگرفتن مبانی بهینه یابی در طرح پنستاک جطپصکغکبض و توربین محاسبه گردیده و درنهایت بر اساس آنالیز اقتصادی حالت بهینه انتخاب شده است. در این حالت مقایسه اقتصادی به دو روش نسبت نرخ بازگشت سرمایه جللعض و سود به هزینه جهَBض انجام گرفته است و تولید برق پایه در یک دبی طرح (بعنوان مثال در نیروگاه سریس دبی طرح ٦٥/٠ مترمکعب بر ثانیه) بعنوان نیروگاه بهینه انتخاب گردیده است و سپس ظرفیت نصب نیروگاه و تعداد توربین ها و نوع آنها مشخص گردیده است (ک،کذ, طکلاکطً).شکل (١) نشان دهنده منحنی جریان تداوم مربوط به جایگاه سریس می باشد.
همچنین جدول (٢) محاسبه کل انرﮊی تولید شده توسط نیروگاه تحتدرنظرترکیب توربین های گرفته شده را برای قطر پنستاک انتخاب شده مربوط به این جایگاه را نشان می دهد.
٣-٢- مرحله دوم: محاسبه ظرفیت بهینه نیروگاه برای تولید پیک حداکثر و مازاد بر اساس دبی طرح
حاصل از مرحله اول
در مرحله دوم جهت دبی طرح بدست آمده از مرحله اول شش حالت مختلف برای تعداد توربین ها (از ٢ تا ٤) و با دبی های مختلف درنظر گرفته شده است و با درنظرگرفتن مبانی بهینه یابی، پنستاک مطلوب مشخص گردیده است سپس درآمد و هزینه های نیروگاه در هر یک از این شش حالت محاسبه شده است. در مقایسه اقتصادی دو روش نسبت نرخ بازگشت سرمایه و سود به هزینه انجام گرفته و با هم مقایسه گردیده است و نهایتاﹰ برای تولید برق پیک حداکثر و برق پایه تعداد و نوع توربین ها و قطر پنستاک ها محاسبه گردیده است. همچنین با توجه به اینکه برق پیک می بایست در تمام طول سال بصورت مطمئن از طرف نیروگاه تولید گردد. بنابراین حداکثر دبی که جهت تولید برق پیک می توان استفاده نمود همان حداقل آن می باشد
بعنوان مثال درمورد نیروگاه سریس سه عدد توربین ٦٦٠ کیلووات از نوع فرانسیس و قطر پنستاک ها نیز ٢٦ اینچ درنظر گرفته شده است. جدول (٣) درآمد کل نیروگاه برق آبی سریس را در طول عمر مفید آن که ٥٠ سال درنظر گرفته شده است برای شش حالت طراحی نشان می دهد و جدول (٤) نیز هزینه کل این نیروگاه را در شش حالت در نظر گرفته شده نشان می دهد.
٣-٣- مرحله سوم: بهینه کردن دبی طرح براساس ظرفیت بهینه شده در مرحله دوم
در مرحله سوم با توجه به ظرفیت نصب شده و تعداد توربین های مرحله دوم مقدار دبی انتقالی به تدریج از دبی طرح اولیه افزایش داده شده است تا با افزایش محدوده هزینه انتقال نسبت به مرحله دوم میزان تولید برق پایه و به تبع آن درآمد افزایش یابد. درنهایت در مرحله سوم دبی طرح نهایی محاسبه گردیده است و حجم کل مخزن روزانه با توجه به دبی حداقل و دبی راه اندازی نیروگاه محاسبه شده است. بعنوان مثال درمورد نیروگاه سریس عدد محاسبه شده برابر ٢٣٤٣٦ مترمکعب تدوین شده است. همچنین شکل های (٢) و (٣) و (٤) به ترتیب نمایشگر راندمان توربین فرانسیس افقی بر حسب تغییرات دبی و هزینه کارهای عمرانی جئطهطهض بر حسب واحد نصب نیروگاه و هزینه کارهای الکتریکی و مکانیکی بر حسب واحد نصب نیروگاه می
