بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله روشی جدید تامین انرژی الکتریکی به کمک سیستمهای ترکیبی مبتنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر ارایه شده است. در این راستا اجزای سیستمهای ترکیبی بررسی شده و از الگوریتم اجتماع ذرات به منظور بهینهسازی استفاده شده است. سیستم ترکیبی مورد مطالعه شامل آرایه خورشیدی، پیل سوختی، راکتوربیهوازی، رفورمر، الکترولایزر، تانک هیدروژن و کمپرسور میباشندکه قادرند با استفاده از انرژی خورشیدی و زبالهها و منابع زیست تودهی منطقه بار الکتریکی مورد نیاز را تامین نمایند.
دراین سیستم توان تولیدی توسط آرایههای خورشیدی به بار تحویل داده میشود و هیدروژن تولیدی توسط منابع زیست توده از طریق راکتور بیهوازی و رفورمر در تانک هیدروژن ذخیره میشود. اگر توان تجدیدپذیر تولیدی از تقاضای بار بیشتر باشد مقدار مازاد توان تجدیدپذیر به الکترولایزر فرستاده میشود و هیدروژن تولید میکند و این هیدروژن تولیدی در تانک هیدروژن ذخیره میشود تا در مواقعی که توان خورشیدی نمیتواند بار را تامین کند، پیل سوختی با هیدروژن ذخیره شده در تانک تغذیه شده و به کمک اجزای تجدیدپذیر بار را تامین کند. نتایج نشان داد که سیستم پیشنهادی با قابلیت اطمینان بالا قادر به تامین بار منطقهای دور از شبکه می باشد به نحوی که نسبت به راهکارهای قدیمی دارای حداقل هزینه و آلودگی می باشد.
-1 مقدمه
نگرانیهای زیست محیطی جهانی و افزایش نیاز به استفاده از انرژی، همراه با پیشرفت پایدار در زمینه فناوریهای انرژی تجدید پذیر باعث ایجاد قالبهای جدیدی برای استفاده عمومی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر گشته است. بویژه پیشرفت در زمینه فنآوری بهرهگیری از انرژی خورشیدی و پیل سوختی، بکارگیری این منابع انرژی را جهت تولید برق به صورتهای جدا از شبکه1 و متصل به شبکه2 افزایش داده است.
سهم منابع انرژی فسیلی در بین سایر منابع انرژی برای تولید برق در سیستمهای متمرکز بسیار قابل توجه است، بزرگبودن واحدهای تولید، دوربودن مراکز تولید از مصرف و نیز آلایندگی زیاد محیط زیست ازجمله مهمترین ویژگیهای سیستمهای مرسوم تولید برق میباشدفناوریهای استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر هر روز رشد و تکامل بیشتری مییابند و در اغلب موارد ترکیبی از این منابع در کاربردهای جدا از شبکه و مناطق دورافتاده استفاده می شود. هدف در این مقاله تعیین سایز بهینه سیستم قدرت ترکیبی و افزایش قابلیت اطمینان مجموعه تامین بار است، به نحوی که هزینههای سیستم مینیمم شده و قیود نیز برآورده شوند.
-2 معرفی سیستم ترکیبی
سیستم ترکیبی مورد استفاده در زیر نمایش داده شده است که اجزای آن در ادامه شرح و مدلسازی می شود.
شکل – 1 دیاگرام سیستم ترکیبی
-1-2 آرایههای خورشیدی
دادههای مربوط به توان تابیده شده بر سطح آرایه از رابطه زیر به توان خروجی آن تبدیل میشود:
که در آن، G توان تابش عمود بر سطح آرایه - W/m2 - و PPV ,rated توان نامی هر آرایه بوده که به ازای
G 1000W m 2 بدست میآید. PV ,conv نیز برابر با بازدهی مبدل DC/DC نصب شده بین هر آرایه و شین DC
میباشد. در صورت دردست بودن مولفههای عمودی و افقی توان تابشی خورشید در هر لحظه، میتوان توان تابیده شده - به صورت عمودی - بر سطح آرایه نصب شده با زاویه PV را طبق رابطه زیر محاسبه نمود
با توجه به نتایج بدست آمده از [2]، از آنجائیکه استفاده از سیستم ردیاب بیشینه توان - MPPT - از نظر اقتصادی توجیه-پذیر است، سیستم مورد مطالعه با فرض استفاده از این سیستم طراحی میگردد. ولتاژ خروجی سیستم ردیاب 48 V و DC بوده که به شین DC متصل میشود
-2-2مدل پیل سوختی
در این مقاله پیل سوختی به صورت زیر مدل می شود:
fc 37.8 - kwh/ kg - - 3 - میزان هیدروژن مصرفی - kwh - = میزان برق تولید پیل سوختی که fc بازده پیلسوختی میباشد. در این پروژه از پیل سوختی Ballard استفاده شده است
-3-2الکترولایزر
در این تجهیز، جریان برق مستقیم از میان محلولی که شامل آب و الکترودها میباشد، عبور داده میشود و گازهای هیدروژن و اکسیژن از آب تولید میشود الکترولایزر در حقیقت عملکردی عکس پیل سوختی دارد . [4 ] برای مدل کردن الکترولایزر از بازدهی آن که به عنوان یک پارامتر ورودی سیستم میباشد، استفاده میگردد. ارزش حرارتی هیدروژن معادل 3/4 کیلو وات ساعت بر متر مکعب در شرایط جو - فشار1 بار - میباشد.[5]در این پروژه از الکترولایزرهای Avalence استفاده شده است
-4-2بهسازگر
تکنولوژی پردازش سوخت عموما تحت عنوان بهسازگرها و خالص سازهای هیدروژن برای سیستم های پیل سوختی و یا برای ذخیره سازی در مخازن بزرگ تصور میشود. اجزای کمکی سیستم - بسته به نوع سوخت انتخاب شده - برای خالص سازی
