بخشی از مقاله
چکیده
شرکتهاي خدماتی که کار بهرهبرداري از شبکه شهرك هاي صنعتی را به عهده دارند، برق مورد نیاز خود را از بازار برق و یا از واحدهاي گازسوز موجود در شبکه خود تأمین می کنند. در این بین ارائه طرحی بهینه براي نصب واحدها در شبکه بسیار مهم است. در این مقاله روشی شبه دینامیکی براي ارائه یک طرح بهینه چندساله شامل تعیین ظرفیت الکتریکی و حرارتی، مکان و زمان نصب واحدهاي تولید همزمان گازسوز در یک شهرك صنعتی ارائه شده است.
مسئله مورد نظر در قالب یک مسئله بهینه سازي مقید به قیود تأمین انرژي مصرف کننده، قیود مربوط به واحد گازسوز و سیستم بازیافت حرارت تعریف شده و با هدف کاهش هزینه هاي شرکت خدماتی در یک بازه زمانی 5 ساله با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل شده است. در تعریف مسئله دو دیدگاه اولویت تولید حرارت یا تولید برق در نظر گرفته شده است. در پایان روش مورد نظر براي ارائه طرح توسعه واحدهاي تولید هم زمان گازسوز در فیدر پیکو از پست فوق توزیع معنوي واقع در تهران مورد استفاد قرار گرفته است. نتایج نهایی کارایی این روش را در کاهش هزینه هاي شرکت خدماتی و به خصوص هزینه کاهش تلفات در طول 5 سال بهره برداري از شبکه نشان می دهد.
مقدمه
سیستمهاي تولید پراکنده با هدف بهینهسازي در مصرف انرژي به صورت کاهش اتلافات ناشی از انتقال و توزیع انرژي الکتریکی در شبکه و نیز کاهش آلودگیهاي ناشی از احتراق سوختهاي فسیلی به کار گرفته میشوند. استفاده از سیستمهاي تولید همزمان با راندمان کلی 70 تا 90 درصد یکی از راهکارهاي مؤثر در بهینه سازي مصرف انرژي به شمار می رود. اما در صورتیکه پارامترهاي لازم آن به صورت دقیق انتخاب نشوند ممکن است کارایی طرح کاهش پیدا کند.
بهینهسازي شبکه هاي توزیع و ارتقاء آن به منظور ارائه خدمات با قابلیت اطمینان بیشتر و اقتصاديتر همواره یکی از چالش هاي پیش روي صنعت برق بودهاست. امروزه پیشرفت تکنولوژي گستره وسیعی از انواع واحدهاي تولید پراکنده و به خصوص واحدهاي تولید همزمان ایجاد کرده است که می توانند در کاهش هزینهها به رقابت بپردازند. در این راستا مسئله اضافه کردن این واحدها به شبکه توزیع با اهداف گوناگونی مطرح و با روش هاي جایابی و تعیین بهینه ظرفیت واحدهاي تولید همزمان گازسوز جهت تأمین برق و حرارت در یک شهرك صنعتی مختلفی حل شده است.
در مرجع روشی براي طراحی یک سیستم تولید سه گانه برق، حرارت و سرما و تعیین قیمت برق، حرارت و سرماي تولید شده توسط این سیستم ارائه شده است. در این مرجع تابع هدف سود حاصل از واحد تولید سه گانه در مدت زمان کارکرد آن در نظر گرفته شده است. در مرجع روشی براي تعیین نوع و تعداد میکروتوربین هاي گازي براي تأمین بار حرارتی و الکتریکی مشخص در طول یک سال ارائه شده است. در این مرجع مسئله با افزایش سود طرح حل شده است. در مرجع روشی براي تعیین بهینه پارامترهاي CHP براي مصرف کنندگان صنعتی ارائه شده است. در مرجع مسئله تعیین پارامترهاي CHP از دید یک کارخانهدار با هدف کاهش دوره بازگشت سرمایه تحلیل شده است.
در مرجع ارتقاء شبکههاي توزیع با استفاده از DG و حل آن به روش الگوریتم اجتماع مورچگان مورد بحث قرار می گیرد. مالکیت واحدهاي DG می تواند در اختیار کمپانی هاي توزیع و یا بخش خصوصی باشد. در مراجع و چگونگی وضع قوانین اتصال به شبکه و چگونگی خرید برق از واحدهاي DG تحت اختیار بخش خصوصی، مورد بررسی قرار می گیرد. در مرجع تعیین پارامترهاي یک سیستم تولید هم زمان از دید یک کارخانهدار با هدف کاهش دوره بازگشت سرمایه حل شده است.
در این مقاله توسعه واحدهاي تولید همزمان در یک شهرك صنعتی از نگاه شرکت خدماتی که بهرهبرداري از شبکه شهرك را به عهده دارد بررسی می شود. تعیین پارامترهاي لازم براي اضافه کردن واحدهاي تولید هم زمان به شبکه، به صورت شبه دینامیکی و با هدف کاهش هزینه هاي شرکت خدماتی در یک بازه زمانی چندساله طرح میشود.
طرح مسئله
به طور کلی براي تعیین یک طرح بهینه توسعه CHP در یک شبکه، باید مسئله را از ابعاد گوناگون مانند : قیود فنی شبکه، مشخصات واحدهاي گازسوز، تأثیرات بر محیط زیست، تحلیل اقتصادي و ... مورد بررسی قرار داد. مهمترین پارامترهاي لازم براي تعیین یک طرح بهینه توسعه واحدهاي تولید هم زمان در شبکه توزیع شامل زمان، مکان و ظرفیت نصب واحدهاي گازسوز است. تعیین این پارامترها می تواند از دیدگاه سرمایهگذار، شرکت خدماتی و یا مصرف کننده انجام گیرد.
در این مقاله مسئله توسعه واحدهاي تولید هم زمان از نگاه شرکت خدماتی صورت می گیرد. براي تعریف ریاضی هر مسئله بهینهسازي سه بخش کلی شامل متغیرهاي کنترلی مسئله، تابع هدف مسئله و قیود مسئله باید به طور دقیق مشخص شوند.
متغیرهاي کنترلی مسئله شامل مکان، زمان و ظرفیت بهینه براي نصب می باشد. در این مقاله براي تعیین این متغیرها از یک روش شبه دینامیکی استفاده می شود. در این روش مسئله نصب واحدهاي گازسوز براي یک دوره یک ساله حل می شود. بدین ترتیب طرح لازم براي نصب واحدهاي گازسوز براي هر سال با در نظر گرفتن واحدهاي نصب شده در سال قبل، تعیین می شود. تعاریف ریاضی ارائه شده در این مقاله از دیدگاه شرکت خدماتی می باشد. براي انجام محاسبات لازم منحنی تداوم بار سالیانه شبکه به چندین پله مساوي تخمین زده میشود.
تابع هدف
شرکت خدماتی با هدف کاهش هزینه هاي بهره برداري از شبکه تحت اختیار خود اقدام به نصب واحدهاي تولید هم زمان می کند. بر این اساس تابع هدف در راستاي کاهش هزینه بهره برداري از شبکه در مدت N سال تعریف می شود. این هزینهها شامل موارد زیر می باشند :هزینه خرید برق از شبکه بالا دست - بازار برق - براي محاسبه این هزینه قیمت پیشبینی شده بازار دوگان با منحنی تداوم بار به پلههاي مساوي تقسیم میشود.
در دیدگاه بار حرارتی در اولویت قرار می گیرد. به عبارت دیگر هدف اصلی از استفاده از واحدهاي گازسوز، تأمین بار حرارتی محلی است و در کنار آن با تولید برق می توان تمام یا بخشی از نیاز مصرف کننده محلی را تأمین کرد و در صورت تولید برق مازاد بر مصرف محلی، می توان با فروش آن درآمد زایی کرد. در این طرح کلیه حرارت مورد نیاز توسط واحدهاي نصب شده در محل تأمین می شود.
