مقاله تعیین ظرفیت بهینه واحد CHP و بویلر کمکی با توجه به توان شبکه

بخشی از مقاله

چکیده:

سیستم CHP شامل یک واحد CHP، یک تانکر ذخیره و یک بویلر پشتیبان است. واحد CHP توسط گاز طبیعی کار می-کند و انرژی الکتریکی تولید میکند. گازهای خروجی واحد CHP دمای بالایی دارند، از این رو از این گازها به منظور تامین گرمای مورد نیاز بارهای گرمایی استفاده میشود. اگر گرمای تولید شده فراتر از مقدار مورد نیاز باشد، به تانکر ذخیره فرستاده میشود تا در ساعات بعدی مورد استفاده قرار بگیرد. در مقابل، اگر گرمای تولید شده توسط واحد CHP کمتر از مقدار گرمای مورد نیاز بارها باشد، بویلر کمکی شروع به کار میکند. به طور مشابه، زمانیکه انرژی الکتریکی تولیدی توسط واحد CHP بیشتر از بار باشد، مازاد آن به شبکه تزریق میشود و در صورتی که انرژی الکتریکی تولیدی کمتر از بار مصرفی باشد، میزان کمبود توان از شبکه دریافت میشود. لذا ارزیابی اقتصادی واحدهای CHP و CHPT مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، دو سناریو در نظر گرفته شده است:

·    واحد CHP در محل وجود دارد و بخشی از انرژی الکتریکی و گرمایی مورد نیاز را تولید میکند. در این حالت، ظرفیت بهینه واحد CHP و بویلر کمکی به کمک یک مدل بهینهسازی MINLP محاسبه میشود تا هزینه تمام شده کمینه شود.

·    سناریو دوم: توان الکتریکی مورد نیاز بارها از شبکه دریافت شده و گرمای مورد نیاز بارهای گرمایی توسط بویلر تولید می-شود و واحد CHP وجود ندارد.

 .1مقدمه:        

یک مدل MINLP جهت تعیین ظرفیت بهینه واحد CHPو بویلر کمکی ارائه شده است که کاملاً کلی بوده و میتواند باهر سیستم و وضعیتی تطبیق داده شود. برای این کار تنها لازم است که اطلاعات ورودی مسئله تغییر داده شوند. اطلاعات مورد نیاز این مدل عباتند از:        

•    نرخ خرید برق از شبکه

•  سیاستهای دولت - یارانه، جریمه آلودگی

•    نرخ فروش برق به شبکه

•  هزینه اولیه سیستم CHP

•    نرخ گاز طبیعی

•    هزینه اولیه بویلر

•  بار الکتریکی مصرفی در محل در هر ساعت از شبانه

•    نرخ بهره روز - برای یک سال -

•  هزینه تعمیر و نگهداری سیستم CHP

•  بار گرمایی در محل در هر ساعت از شبانه روز

•  هزینه تعمیر و نگهداری بویلریک سال -

•  اطلاعات عملکردی سیستم CHP

با مشخص شدن اطلاعات ورودی مدل پیشنهادی، خروجیها و اطلاعات زیر از برنامه حاصل خواهند شد:

✓ هزینه کمینه تامین برق و گرمای مورد نیاز

 ✓ استراتژی بهینه واحد CHP در طول سال

✓ ظرفیت بهینه واحد CHP

✓ استراتژی بهینه بویلر کمکی در طول سال

✓    ظرفیت بهینه بویلر کمکی

.2مفاهیم اولیه و روش مدلسازی هزینهها

یکی از شاخصهای کاربردی در ارزیابی مطلوبیت یک سرمایهگذاری، شاخص سود است. چندین معیار برای سنجش سود وجود دارد. برخی از این معیارها میزان سود را در یک مقطع زمانی نشان میدهند، در حالی که برخی دیگر از روشها نرخ بازگشت سرمایهگذاری را در هر دوره زمانی که سرمایه در جریان است، بیان میکنند. یکی از روشها نیز که بعنوان روش کمکی مورد استفاده قرار میگیرد، دوره - سرعت - بازگشت سرمایه یا دوره استرداد را محاسبه مینماید.

برخی از این روشها که در شرایط اطمینان مورد استفاده قرار میگیرند، در شکل 1-4 آورده شدهاند:

شکل - 1-4 - متداولترین روشهای ارزیابی اقتصادی پروژه

در این مقاله از روش ارزش یکنواخت سالانه - AEM - جهت ارزیابی اقتصادی استفاده از واحدهای CHP استفاده شده است. در این روش، کلیه هزینهها و سودهای ناشی از اجرای پروژه - نصب یا عدم نصب واحد - CHP در مدت زمان طول عمر واحد تقسیم میشود و هزینه سالانه محاسبه میشود.

قبل از پرداختن به مدل پیشنهاد شده، لازم است تا در رابطه با چند اصطلاح اقتصادی که اهمیت بالایی داشته و پرکاربرد هستند، توضیحاتی مختصری داده شده است.

.3روش ارزیابی اقتصادی یکنواخت سالانه

روش ارزیابی اقتصادی در این روش بدین صورت است که جریانهای نقدینگی هر طرح در طول مدت زمان عمر پروژه پخش خواهد شد. این روند با توجه به اینکه هر جریان نقدینگی در چه مقطعی از دوره مورد مطالعه - عمر پروژه - قرار دارد و همچنین در نظر گرفتن مقدار واقعی بهره انجام میشود. به عبارت سادهتر، در روش یکنواخت سالانه - AEM - ، هر یک از طرحها با هزینهها/درآمدهای مختلف در سالهای متفاوت، به طرحی با یک مقدار یکسان درآمد تبدیل خواهد شد. از نظر اقتصادی طرحی مقرون به صرفه خواهد بود که مقدار درآمد سالانه آن، مقداری مثبت باشد و نهایتا طرح برگزیده، طرحی با درآمد سالانه بیشتر است. در شکل 2-4، در یک نمودار جریان نقدینگی جایگاه AEM نمایش داده شده است.

شکل - 2-1 - نمایش جایگاه AEM در یک نمودار جریان نقدینگی