بخشی از مقاله
چکیده
بالا بودن هزینه های سرمایه گذاری اولیه در سیستم های فتوولتائیک و روند افزایش قیمت حاملهای انرژی ، باعث شده تعیین سایز بهینه سیستم های فتوولتائیک از اهمیت بالایی برخوردار گردد.هدف از این مطالعه تعیین اندازه بهینه یک سیستم فتوولتاییک به منظور حداقل شدن هزینه کل یک سیستم - - ACS که شامل هزینه انرژی الکتریکی خریداری شده از شبکه و هزینه سیستم PV برای یک سایت اداری در استان خراسان رضوی می باشد .
در این مطالعه با توجه به انرژی الکتریکی مصرفی سایت مورد نظر،تابش سالیانه خورشید ،عرض جغرافیایی و با در نظر گرفتن یک سری قیود ،الگوریتم حل مسئله تعیین و با اعمال داده های مورد نظر به نرم افزار MATLAB سطح مقطع بهینه محاسبه گردیده است .
نتیجه مطالعه نشان داده که با فرض 10 درصد رشد بار الکتریکی ، نرخ تورم 10 درصد و نرخ بهره سالیانه 30 درصد در طول یک دوره 10 ساله استفاده از سیستم PV با مقطع 24 متر مربع اقتصادی ترین حالت بوده و در این حالت علاوه بر اینکه هزینه انرژی الکتریکی خریداری شده از شبکه به حداقل مقدار خود یعنی رسیده کل هزینه سیستم از 6400 دلار به 2648 دلارکاهش یافته است .
مقدمه
کاهش منابع مربوط به سوخت های فسیلی و روند رو به رشد افزایش قیمت حامل های انرژی ، استفاده از انرژی های تجدید پذیر را امری اجتناب ناپذیر نموده است . در میان انرژی های تجدیدپذیر ، انرژی خورشید که می توان از آن به عنوان مادر تمام انرژی های جهان نام برد به عنوان یکی از منابع تامین انرژی رایگان ، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی از گذشته به روش های گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است .یکی از مهم ترین کاربرد انرژی خورشیدی در صنعت برق استفاده از سیستم های فتوولتاییک جهت تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی هست .
با توجه به پتانسیل بالای انرژی خورشیدی در ایران و با وجود قرار گرفتن در یکی از مناطق پر افتاب در دنیا آنطوری که می بایست توجه زیادی به این نعمت خدادادی نشده است . با بررسی تراز نامه انرژی ایران در بازه زمانی 1385-1391 ملاحظه می شود سهم انرژی های تجدیدپذیر - خورشید و باد - از سبد انرژی کشور بسیار ناچیز بوده بطوریکه در سال 1391 سهم این منابع حدود 0,12 میلیون بشکه معادل نفت خام 0,005 - درصد از کل تولید - گزارش شده است . اگرچه حمایت دولت در استفاده از منابع مختلف انرژی بسیار حائز اهمیت است اما یکی از عوامل اصلی در عدم استفاده از سیستم های فتوولتاییک بالا بودن هزینه های سرمایه گذاری اولیه می باشد . یکی از راهکارهای موثر در این زمینه، بهینه سازی درست اندازه یک PV با هدف حداقل شدن هزینه کل سیستم - ACS - برای مصرف کننده می باشد
امروزه روش های متنوع به همراه الگوریتم های مختلف جهت بهینه سازی اندازه سیستم های فتوولتاییک برای حالت های متصل به شبکه و یا منفصل از شبکه مورد استفاده قرار گرفته است.در مرجع با استفاده از الگوریتم ژنتیک اندازه بهینه یک سیستم هیبرید شامل خورشید و باد در حالت مستقل از شبکه از لحاظ اقتصادی برای منطقه ای در سواحل جنوب شرق چین تعیین شده است .
در این مرجع برای رسیدن به حداقل احتمال از دست دادن بار یعنی LPSP=1% یا LPSP=2% در یک بازه زمانی 25 ساله ، فرایند بهینه سازی در تعیین تعداد ماژول PV ،توربین بادی و باتری ، زاویه شیب ماژول PV ، ارتفاع نصب توربین بادی و نحوه نصب و راه اندازی و عملکرد آن در شرایط مختلف آب و هوایی محاسبه شده است . در مرجع طراحی یک سیستم فتوولتائیک برای تامین برق واحدهای مسکونی در یک منطقه روستایی در حالت مستقل از شبکه برای کشور اردن محاسبه شده است .
در این مرجع نیز سایز بهینه سیستم فتوولتاییک و ذخیره ساز مربوطه که باعث حداقل شدن احتمال از دست رفتن بار و هزینه ها برای یک بازه زمانی 20 ساله تعیین شده است . این مطالعه ابتدا به تشریح سیستم PV پرداخته و سپس با فرمول بندی مساله با توجه به محل قرار گرفتن سایت اداری موردنظر تابش خورشید برای آن منطقه محاسبه و مطابق با انرژی مصرفی این سایت ، عرض جغرافیایی و یک سری قیود ، الگوریتم بهینه سازی تعیین و در پایان نتایج شبیه سازی و نتیجه گیری ارائه شده است
