بخشی از مقاله
چکیده
امروزه ا ستفاده از انرژی های نو به صورت منابع تولید پراکنده در سطح جهان گ سترش چ شمگیری یافته ا ست.این مقاله با هدف برر سی پارامترهای فنی و اقت صادی یک سی ستم ترکیبی دیزلی، بادی، فتوولتائیک، زی ست توده و باتری برای یک مصرف کننده بزرگ غیرمستقیم برق در شرق ایران است. به عنوان یک مطالعه موردی، امکان اجرای یک سیستم هیبریدی برای رفع نیاز بار صنعتی با ضریب بار 0/6 مورد بررسی قرار گرفت.طراحی ذکرشده با هدف کاهش هزینه های سیستم در طول عمر20 ساله آن می با شد.
طراحی نرم افزار هومر به منظور مدل سازی عملکرد سی ستم و شنا سایی نواحی بهینه آن بر ا ساس تجزیه و تحلیل فنی، اقت صادی و محیطی مقای سه می شود. در انتها مدل ارائه شده به همراه داده های باد سنجی، تابش ، قیمت سوخت و هزینه زی ست توده مربوط به نواحی شرقی ایران وبه کمک نرم افزار هومر شبیه سازی شده ا ست.در انتها با مقای سه نتایج بد ست آمده می توان نتیجه گرفت که با طراحی مناسب منابع تولید پراکنده می توان مقدار قابل توجهی از هزینه ها را کاهش داده و بهره گیری از انرژی های تجدید پذیر را اقتصادی نمود.
کلید واژه انرژی های تجدید پذیر- انرژی باد –باتری - زیست توده- فتوولتائیک-هومر.
مقدمه
انرژی برق نسبت به سایر انرژی ها پیشرفت بیشتری کرده است. نسل برق جهان از 17573,3 میلیون مگاوات ساعت در سال 2004 به 536,5،23 میلیون مگاوات ساعت در سال 2014 با رشد متوسط سالانه 3 درصد افزایش یافته است . سهم سوختهای فسیلی، آبی، انرژی های تجدیدپذیر آبی غیر هسته ای و - از جمله سلولهای خورشیدی، حرارت خورشیدی، باد، زمین گرمایی و جزر و مد - در تولید برق جهان 68٪، 16,5٪، 11٪، و 3٪ می باشد.
در سال 2014، تقریبا 271,2 میلیون مگاوات ساعت برق در ایران ایجاد شد، که 94 درصد از منابع سوخت فسیلی بوده که سهم آبی و هسته ای 5٪، و 0,7٪ و مابقی ار منابع غیر آبی برای تولید انرژی الکتریکی در ایران استفاده می شود که مقدار قابل توجه ای را تشکیل می دهند. متوسط نرخ رشد سالانه تولید برق در ایران 5,7 درصد است که دو برابر نرخ رشد متوسط جهان بوده است. این سرعت رو به افزایش مصرف انرژی در ایران منجر به کاهش صادرات نفت خام و گاز طبیعی برای پاسخگویی به تقاضای داخلی و اثرات شدید بر اقتصاد در حال توسعه کشور دارد.
در پایان برنامه چشم انداز 20 ساله ایران، 2000 مگاوات برق باید از منابع تجدید پذیر غیر آبی با سرمایه گذاری 3 میلیارد دلار توسط دولت و بخش خصوصی تولید کند . علاوه بر این با بهره گیری از منابع سوخت های فسیلی گسترده مانند نفت خام و گاز طبیعی، ایران سرشار از منابع تجدید پذیر مانند باد و انرژی خورشیدی است. ظرفیت اسمی انرژی باد در ایران 60000 مگاوات تخمین زده می شود که به طور بالقوه می تواند 18000 مگاوات برق تولید کند .
ایران در کمربند خورشیدی در جهان واقع شده که 300 روز آفتابی در طول یک سال دارد که در دو سوم از سرزمین خود تابش خورشیدی متوسط دریافت و از آن لذت می برد,که 5,5-5,4 کیلووات ساعت متر مربع در هر روز تخمین زده می شود . یک سیستم انرژی هیبریدی به عنوان یک سیستم که در آن تفاوت منابع انرژی ENT - خورشیدی، بادی، آبی، دیزل ژنراتور، و غیره - استفاده می شود تعریف می شود که برای تامین تقاضا انرژی مورد استفاده قرار می گیرد.
مهم ترین مزیت سیستم های ترکیبی این است که هنگامی که انواع منابع انرژی با هم استفاده می شوند، قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد. علاوه بر این، کاهش در هزینه های فناوری های انرژی تجدیدپذیر به عنوان یک نتیجه و با شتاب بودن آنها باعث می شود آنها را جذاب تر به سرمایه گذاران معرفی کنیم. ما می توانیم به در دسترس بودن این انرژی در منطقه ای دور افتاده و روستایی که در آن سایر منابع انرژی مانند برق و شبکه گاز طبیعی در دسترس نیست به عنوان امتیاز دیگری از آنها نام ببریم.
استفاده هومر برای طراحی یک سیستم انرژی هیبریدی برای نواحی شرقی ایران است. آنها امکان سنجی سیستم های مختلف دیزل - مجتمع های مختلف دیزل و شبکه را ارزیابی کردند. [4] بررسی نیازهای انرژی الکتریکی یک هتل متوسط در جزیره کیش جنوب ایران با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر باد و خورشید انجام شد. آنها از مدل هومر برای شبیه سازی استفاده کردند و نشان دادند که اقتصادی ترین سیستم دیزلی باتری است اما پیشنهاد کردند که سیستم هیبریدی بادی دیزل باتری نسبت به سیستم دیزل باتری برتر است.
ودر انتشار گاز دی اکسید کربن 14درصد کمتر منتشر می کند.از یک کد کامپیوتری نرم افزار متلب برای شبیه سازی و بهینه سازی یک سیستم تولید قدرت هیبریدی حاوی نمونه فتوولتائیک، توربین های بادی,زیست توده,دیزلی و یک باتری استفاده کرد. تعداد مطلوب نمونه های فتوولتائیک، توربین های بادی,زیست توده,دیزلی و همچنین باتری های ذخیره شده تعیین و نتایج با نرم افزار هومر تایید شد. اشکال اصلی سیستم های انرژی تجدید پذیر وابستگی بیش از حد این سیستم ها به شرایط محیطی، که با زمان تغییر می کنند می باشد.
یکی از این روش ها برای غلبه بر این مشکل ترکیب این منابع انرژی با سیستم های سنتی انرژی با استفاده از نقاط قوت یک منبع انرژی به تعادل نقاط ضعف دیگر انرژی ها می باشد. یک سیستم تولید الکتریسیته خورشیدی با همراه باد با یک ژنراتور دیزل و ذخیره سازی برق و یا اتصال شبکه می تواند چنین منبع برق قابل اعتمادی را فراهم کند. در چنین سیستمی، چالش اصلی این است که اندازه مطلوب و محاسبه اجزای سازنده برای برآوردن تقاضای بار الکتریکی را با حداقل هزینه ها بدست آوریم.
این مقاله به مطالعه و امکان سنجی استفاده از یک سیستم تولید برق هیبریدی برای مصرف کننده بزرگ برق در نواحی شرقی ایران است. نرم افزار HOMER Pro برای شبیه سازی و به دست آوردن سازگاری بهینه ترین قطعات برای مطالعه ما مورد استفاده قرار می گیرد.سیستم های منفصل از شبکه با ذخیره باتری مورد بررسی قرار گرفتند. سپس مسائل مالی و محیطی موارد مختلف از جمله هزینه برق - COE - ، ارزش خالص فعلی - NPV - ، نرخ بازده داخلی - IRR - ، ذرات قابل احتراق و انتشار گازهای گلخانه ای مورد بحث قرار گرفته است. تاثیرات عدم قطعیت در تقاضای بار و تغییر سالانه در مصرف برق مورد بحث قرار می گیرد.
مدل سازی و شبیه سازی کارکرد سیستم
در این قسمت روابط حاکم بر سیستم مورد مطالعه بررسی خواهند شد. همچنین جهت شبیه سازی سیستم,دوره های یک ساله به بازه های زمانی یک ساعته تقسیم شده اند وشبیه سازی برای بازه یک ساعته اجرا شده است.
