بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به این نکته که مدتی است سیاستهاي وزارت نیرو متمرکز بر روي تولید پراکنده برق در محل مصرف واحدهاي صنعتی متمرکز شده است وهمچنین در نظر گرفتن بازده بالاي تولید همزمان برق وحرارت در واحدهاي صنعتی ضرورت تعیین سیستم بهینه تولید برق توسط کارشناسان امر کاملآ مشخص است.منظور از سیتم بهینه تولید برق نوع توربین انتخابی یا ترکیبی از توربین ها می باشد که دوره بازگشت هزینه خرید ونصب آنها کمترین دوره زمانی باشد تا بتواند بخش صنعتی را از نظر بازده اقتصادي به سمت خود جذب نماید. توربین هاي قابل استفاده در صنعت شامل توربین هاي گازي ; موتور رفت وبرگشتی ; توربین بخار; توربین آبی کوچک ; توربین بادي و توربین انبساطی می باشد که هرکدام هزینه خاص خود و بازدهی مخصوص خود را نیز دارند.
در این مبحث با توجه به هزینه خرید و نصب پایین مولد هاي گازسوز موتوري از این سیستم براي تولید همزمان استفاده می گردد. در این مقاله نحوه انتخاب سیستم تولید همزمان در پنج حالت مختلف نشان داده می شود و در هر مرحله میزان ممیزي انرژي بیشتري در کارخانه ماشین سازي اراك انجام می گردد و با محاسبه دوره باز گشت سرمایه در هر مرحله رابطه بین ممیزي انرژي و کوتاه شدن دوره بازگشت سرمایه را بدست می آوریم . هرچه ممیزي انرژي در کارخانه کاملتر و مفصل تر انجام می گیرد دوره بازگشت سرمایه کوتاهتر می گردد. در حالت پنجم با بکارگیري سیستم ذخیره برق با استفاده از پمپاژ آب در زمان هاي کم باري به یک مخزن در ارتفاع و برگشت آب در زمانهاي پیک مصرف به توربین آبی ضمن پایین آوردن دوره بازگشت سرمایه وابستگی سیستم را به خرید برق اضافی آن از طرف شبکه و همچنین تعرفه گاز مصرفی به کمترین مقدار رسانده ایم.
واژه هاي کلیدي : موتور گازسوز ; دیماند مصرفی ; دوره بازگشت سرمایه; تعرفه
-1مقدمه :
در این مبحث از موتور گازسوز براي تولید برق و حرارت براي مصرف برق تجهیزات و همچنین حرارت سیستم سرمایش /گرمایش استفاده می نماییم . با توجه به اینکه مصرف برق کارخانه از مصرف حرارت - براي گرمایش/سرمایش - خیلی بیشتر می باشد از حرارت تولیدي مازاد بر مصرف سیستم سرمایش/گرمایش براي پیش گرمایش کوره ها و خنک سازي هواي ورودي کمپرسورها - با استفاده از چیلر جذبی - استفاده می نماییم . همچنین در فصولی که نیاز به سرمایش/گرمایش نمی باشد از تمامی حرارت تولید شده در سیستم تولید همزمان براي کاربردهاي صنعتی ذکر شده حرارت استفاده می نماییم. در تولید همزمان تابع هدف از دید شبکه برق و کارخانه دار و سرمایه گذار متفاوت می باشد . بطور مثال در مرجع [1] مسئله از دید صاحب آپارتمان با هدف افزایش NPV باالگوریتم ژنتیک حل شده است.در مرجع [2 ] مسئله بهینه سازي با هدف ماکزیمم کردن سود خالص سالانه حل شده است.در مرجع [3 ] مدیریت با هدف مینیمم کردن هزینه سالیانه سیستم بهینه را پیدا نموده است و در مرجع 4 ]و[5 بهینه سازي با هدف کاهش دوره بازگشت سرمایه از دید سرمایه گذار حل شده است. در این مقاله سیستم تولید همزمان بهینه با هدف کاهش دوره بازگشت سرمایه و عدم وابستگی به شبکه براي فروش برق وکاهش وابستگی به افزایش تعرفه گاز مصرفی در جهت جذب واحدهاي صنعتی براي انجام اینکار انتخاب می شود.
-2دیماند و نموداربرق مصرفی کارخانه ماشین سازي اراك
با توجه به قبض هاي برق کارخانه دیماند مصرفی ماهیانه کارخانه 10 مگاوات می باشد و نمودار مصرفی 24 ساعته کارخانه بصورت نمودار شکل 1 می باشد. تقریبĤ نمودار مصرف برق در تمامی روزها یکسان و بصورت نمودار زیر با مقدار خیلی جزیی تفاوت می باشد. دیماند قراردادي ماشین سازي اراك 17 مگاوات و دیماند مصرفی آن 10 مگاوات می باشد . مصرف میانگین ماهیانه برق کارخانه ماشین سازي اراك 3000000 کیلووات ساعت می باشد. واحد خدمات فنی کارخانه گزینه - 3روش سوم محاسبه هزینه ماهیانه برق ارائه شده از طرف شرکت توانیر - را براي محاسبه مبلغ برق کارخانه انتخاب نموده است که در این روش محاسبه دیماند برق مصرفی هزینه اي ندارد و هزینه هرکیلووات ساعت انرژي برق مصرفی در زمان میانباري 430 ریال در نظر گرفته می شود و با توجه به مصرف ماهیانه 3000000 کیلووات ساعت برق بطور میانگین مبلغ هزینه برق کارخانه فوق 129 میلیون تومان در هرماه می باشد که این رقم با مبلغ روي قبوض کارخانه مطابقت می نماید.
ساعت 23 شب تا 7 صبح روز بعد کارخانه تعطیل است و مصرف برق مربوط به کمپرسورهاي تولید اکسیژن و هواي فشرده - هر کدام 1مگاوات مصرف برق دارند - ومقداري مصرف براي روشنایی محوطه مورد نیاز حراست و روشنایی و تĤسیسات نامبرده شده می باشدکه حدود 500 کیلووات است. .همچنین از ساعت 10 تا 11 و 13 تا 15 و 21 تا 23 زمان صبحانه و ناهار و شام کارگران می باشد که کل کارگران در این 5 ساعت دست از کار می کشند و مصرف کل کارخانه در این ساعات مربوط به 2 مگاوات کارگاههاي اکسیژن و هواي فشرده و 1مگاوات مربوط به دستگاههایی که در حالت استند باي رهاشده اند می باشد. از ساعت 16 تا 19 به مدت 3 ساعت کوره قوس الکتریک کارخانه که 5 مگاواتی است به جمع مصرف کنندگان کارخانه افزوده می شود. این کوره قالبهاي فولادي مورد نیاز برخی از گروههاي کارخانه را ذوب و ریخته گري می نماید و بطور متوسط 3 ساعت در روز کار می نماید.
-3مقایسه هزینه نصب توربین هاي مختلف
در جدول 1 هزینه خرید و نصب و نگهداري موتور گاز سوز با سیستم بازیافت حرارت و توربین آبی آمده است . براي نصب توربین هاي گازي و بخار از نظر قدرت محدودیتی وجود ندارد ولیکن در مورد توربین هاي انبساطی قدرت توربین به اختلاف فشار شیرهاي فشار شکن و همچنین دبی گاز ورودي وابسته است . در ضمن با توجه به سرعت پایین باد در برخی فصلها در شهر اراك نصب توربین بادي نمی تواند بهینه باشد و از این گزینه صرفنظر می کنیم. قیمت ها در جدول بر حسب دلار براي هرکیلووات می باشد و نرخ تبدیل دلار به ریال را 10000در نظر گرفته ایم. در محاسبات با توجه به تبدیل واحد قیمت هاي ریالی به دلار از نرخ تورم صرفنظر شده است .
