بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
کاربرد تحلیل چند معیاره مکانی و تکنیک هاي تصمیم گیري در شناسایی مناطق مستعد جهت احداث نیروگاه خورشیدي حرارتی دراستان یزد
چکیده
انرژي را میتوان یکی از عوامل اصلی و دخیل در رشد اقتصادي جوامع پیشرفته دانست استفاده تجاري از انرژي شرط اساسی توسعه است. انرژي خورشیدي به عنوان منبع اصلی تمامی ذخایر انرژي داراي نقش تعیین کننده اي میباشد متوسط تابش خورشیدي در استان یزد بالا است و پتانسیل خوبی جهت بهره برداري از انرژي خورشیدي در استان وجود دارد تا درمکان یابی نیروگاه هاي خورشیدي مورد استفاده قرار گیرد .دراین پژوهش سعی شد موثرترین معیارها جهت ساخت نیروگاه خورشیدي حرارتی که دسترسی به آن ها میسر بود، در نظر گرفته شوند سپس با استفاده از نظر کارشناسان، این معیارها با سه دیدگاه تصمیم گیري اقتصادي، زیست محیطی و اجتماعی فرهنگی وزن دهی شدند. منطق بولین،روش هم پوشانی شاخص،منطق فازي و روشAHP به عنوان روشهاي تصمیم گیري جهت شناسایی مناطق مناسب جهت احداث نیروگاه خورشیدي حرارتی، با استفاده از سه لایه اصلی جمعیت، نزدیکی به خطوط انتقال نیرو و نزدیکی به راه که بیش از 75 درصد از وزن برون لایه اي را به خود اختصاص داده بودند مورد ارزیابی قرار گرفتند. که در نهایت روش منطق فازي به عنوان یکی از بهترین قاعده هاي تصمیم گیري، که بیشترین درصد انطباق را با پیکسل هاي رستري این سه لایه اصلی به خود اختصاص داده بود معرفی گردید. در نهایت با اضافه کردن نقشه انرژي تابشی خورشید ،طبقه بندي نهایی بر روي منطقه مورد مطالعه صورت گرفتومناطقی که از اولویت احداث نیروگاه برخوردار بوده اند شناسایی شدند.
کلمات کلیدي: نیروگاه خورشیدي حرارتی،اولویت بندي،تحلیل چند معیاره مکانی ،GIS
مقدمه
استفاده تجاري از انرژي شرط اساسی توسعه است و کشورهایی که بهره ي کمتري از آن دارند در زمره کشورهاي فقیر محسوب می شوند اما تولید و مصرف تجاري انرژي معضلاتی از قبیل تغییر شرایط اقلیمی، اثرات گلخانهاي، گرمایش جهانی، بارش بارانهاي اسیدي، پراکنش مواد سرطان زا، دود و سایر عوامل آلاینده در محیط زیست را با خود به همراه دارد. افزایش تقاضا براي انرژي نیازمند یک استراتژي متوازن و دراز مدت است که شامل منابع متفاوت و راهحلهاي خاص منطق هاي نظیر بهره گیري بیشتر از منابع انرژي جایگزین، تکنولوژي تولید بهینه انرژي و تشویق بخش خصوصی به استفاده از تکنولوژیهاي پاکمی باشد .بخش اعظم انرژي مصرفی در جهان به وسیله سوختهاي فسیلی تأمین میشود.
تصمیم گیري طریقه عمل در مسیري خاص به صورت آگاهانه جهت نیل به اهداف و مطلوب تعریف شده است.[5]براي اعمال تصمیم گیري نیازمند داده و اطلاعات هستیم بیش از 21 درصد داده ها و اطلاعات داراي ماهیت مکانی می باشند [6] فرایند تصمیم گیري هاي مکانی در سالهاي اخیر پیچیده تر شده است .این تصمیم گیري ها ناشی از در نظرگرفتن تمام ابعاد مرتبط با موضوع و سعی در پیش بینی پیامدها و نتایج تصمیم ها می باشد.در جهت پاسخگویی و رفع این پیچیدگی ها ابزارهاي گوناگونی از سوي کارشناسان مطرح شده است تا بتوانند تمام ابعاد مساله را مورد بررسی قرار دهند .سامانه هاي تصمیم گیري چند معیاره مکانی جزء این ابزارها هستند؛ به عبارت دیگر برنامه ریزي هاي مکانی جهت اجرا به صورت جامع و کامل مطالعه می شوند.[ 7 ]
در این مطالعه سعی شده است با مروري برتئوري مسائل روش هاي تصمیم گیري مکانی ومعیارهاي موثر در مکانیابی نیروگاه خورشیدي به اجراي روش هاي گوناگون در جهت معرفی اولیه مکان هاي مناسب پرداخته شود.
تحقیقات داخلی و خارجی که در این زمینه صورت کرفته بصورت زیر می باشد:
اسفندیاري و همکاران([1] (1390درتحقیقی به پتانسیل سنجی احداث نیروگاههاي خورشیدي با بررسی پارامترهاي اقلیمی در استان خوزستان با استفاده از GIS پرداختند. خوش اخلاق(.[4](1386 در مطالعه اي به امکان سنجی استقرار نیروگاه هاي خورشیدي در مناطق خشک پرداخته است.
حیدري([3](1388 در پژوهشی با تحلیل پارامترهاي اقلیمی در محیط GIS مناسب ترین مناطق در ایران را براي احداث نیروگاه هاي خورشیدي مشخص کرده است. بهادري نژاد [2](1384) ضریب صافی متوسط ماهانه هوا را بر اساس رطوبت نسبی، دما، میزان بارندگی و میزان ساعات آفتابی براي شهرهاي مختلف ایران ارائه کرد و نشان داد که ضریب صافی هوا پارامتر مهمی در محاسبه میزان تابش خورشیدي می باشد.
کریون و همکارانش[9] (2008) 1 طی تحقیقی ضمن بررسی سیستم هاي تصمیم گیري به مکان یابی احداث پنل هاي خورشیدي در کشور اسپانیا پرداختند و در تحقیق خود از روشAHP استفاده کردند.چاریبی و همکاران[11](2011) 2 طی مقاله اي به مکان یابی مناطق مساعدجهت احداث نیروگاه خورشیدي با استفاده از روش چند معیاره فازي در کشور عمان پرداختند. بارسلمو وهمکاران[10] (2001) 3در شمال آفریقا بهترین مکانها را براي احداث نیروگاه هاي خورشیدي مشخص کردند.جیسن جنک [13] (2010) 4مناطق مستعد استفاده از انرژي خورشیدي به منظور ساخت نیروگاه را در منطقه کلرادو آمریکا مشخص کرد.
مواد و روشها
استان کویري یزد با قرار گرفتن در بخش مرکزي فلات ایران در برگیرنده نا مناسب ترین عوامل طبیعی چیره بر فلات مرکزي ایران است. کویرهاي بزرگ لوت و دشت کویر تا دریاچه نمک قم و کویر نمک هرات و مروست تا کویر نمک ابر کوه و باتلاق گاوخونی استان یزد را فرا گرفته اند.استان یزد از نظر جغرافیایی بین 29 درجه و 48 دقیقه تا 33 درجه و 30 دقیقه پهناي شمالی و 52 درجه و 45 دقیقه تا 56 درجه و 30 دقیقه درازاي خاوري از نصف النهار مبدا واقع شده است(شکل.(1
شکل((1 تصویر موقعیت منطقه مورد مطالعه در ایران
روش تحقیق
معیارهاي ارزیابی
درتصمیم گیري چند معیاره مکانی، بعد از شناسایی مسئله تصمیم گیري مجموعه اي از معیارهاي ارزیابی در کانون توجه قرار می گیرند. اصطلاح معیار یک واژه کلی است که مفاهیم مربوط به صفت و هدف را در بر می گیرد بنابراین معیار یک اساس براي ارزیابی و اندازه گیري تصمیم است.معیارهاي ارزیابی باید شامل موارد زیر باشند:
الف ) فاکتورها
ب ) محدودیت ها
معیارها و عوامل تاثیرگذار در مکانیابی نیروگاه خورشیدي متعدد می باشند.معیارها و عواملی که در این تحقیق در نظر گرفته شده اند بر اساس مطالعات پژوهشگران مختلف و سوال از متخصصین اداره برق منطقه اي مرکز استان یزد می باشدکه بطور کلی شامل10 لایه اطلاعاتی هستند:
-1ساعات آفتابی -2 تعداد روزهاي ابري-3 میزان رطوبت نسبی-4 شیب -5 فاصله از مناطق جمعیتی -6 فاصله از راه هاي اصلی یا خطوط ارتباطی -7 فاصله از خطوط انتقال نیرو -8 کاربري اراضی -9 لایه محدودیت ها-10 لایه تابش کلی رسیده به سطح زمین
لایه های ساعت آفتابی، تعداد روزهاي ابري و رطوبت نسبی
اطلاعات درست درباره ي تابش خورشیدي نخستین و مهم ترین نیاز در طراحی هاي کاربردي انرژي خورشیدي است متوسط واقعی ساعات آفتابی منطقه حدود3100 ساعت در سال می باشد که عدد خوبی براي بهره برداري از انرژي خورشید می باشد.
براي تهیه لایه ساعات آفتابی از مجموع ساعات آفتابی سالانه ایستگاه هاي هواشناسی استفاده شد. مهمترین عامل کنترل انرژي تابشی خورشید ابرناکی آسمان می باشد ابرها باعث کاهش تابش خورشید و در نهایت کاهش تابش موثر می شوند. بیشترین روز ابري با تعداد58 روزدر ایستگاه رباط وکمترین روز ابري در سال در ایستگاه ابرکوه با تعدا 31 روز ابري در سال و ایستگاه یزد در مرکز استان با 49 روز ابري را در سال را دارا می باشند. هواي خشک در طبیعت وجود ندارد و حتی در هواي ظاهرا خشک بیابان ها هم مقداري رطوبت موجود است. رطوبت بالا انرژي موج کوتاه خورشیدي را باز میتاباند و انرژي موج بلند زمینی را جذب میکند[ 6]بنابراین مناطق با رطوبت نسبی بالا به دلیل بازتاباندن انرژي موج کوتاه خورشید مستعد احداث نیروگاه هاي خورشیدي نمی باشند.لیست ایستگاه هاي مورد استفاده براي درون یابی و تخمین ساعت آفتاب در زیر آورده شده است جدول(.(1
لایه ي شیب زمین
شیب، میزان تغییر ارتفاع در جهت نزول فاصله را اندازه گیري می کند، توابع شیب در سامانه هاي اطلاعات جغرافیایی بر اساس ارتفاع نقاط در مدل رقومی زمین و فاصله آن ها از هم شیب را براي هر یک از سلول ها محاسبه می نمایند .[8]براي محاسبه ي شیب از فرمول زیر استفاده می گردد:
همچنین شیب می تواند با استفاده از نزول شیب به یکی از هشت همسایه نزدیک تر محاسبه شود،روش : D8
براي همسایه هاي مورب فاصله اضافی نسبت به سلول هاي اصلی در نظر گرفته می شود. در این تحقیق بعد از اینکه مدل رقومی ارتفاع با استفاده از خطوط تراز نقشه هاي توپوگرافی مقیاس 1:25000 در نرم افزار ARC GIS 10.2 تهیه شد شیب از آن استخراج گردید.وزندهی به طبقات مختلف شیب بر اساس مقیاس هاي مختلف طبقه بندي شده است.
لایه مراکز جمعیتی
مصرف کننده هاي عمده انرژي الکتریکی، شهرها، روستاها، شهرك هاي صنعتی و صنایع می باشند . جهت نزدیکی محل احداث نیروگاه منبع تولید انرژي الکتریکی به نقاط مصرفی، توجه به پراکندگی مکانی مصرف کننده ها ضروري است بدین صورت که هر چه زمین هاي مورد نظر براي احداث مناطق مسکونی بر جمعیت مانند شهرها نزدیک تر باشد هزینه اختصاص زمین بیشتر می شود و در نتیجه هزینه پروژه احداث بیشتر خواهد شد .همین طور اثرات اجتماعی ناشی از این پروژه ها از قبیل عدم پذیرش اجتماعی توسط ساکنان بیشتر خواهد بود؛ بنابراین حریم مناطق مسکونی جزء محدودیت ها نیز خواهند بود.
لا یه راه هاي اصلی
شبکه حمل و نقل شامل شبکه حمل و نقل جاده اي اعم از بزرگراه، جاده بین شهري، شوسه و راه آهن می باشد. نقشه شبکه حمل و نقل در احداث نیروگاه خورشیدي از چند جنبه مختلف داراي اهمیت می باشد :
نزدیکی نیروگاه به راه ها موجب می شود تا هزینه هاي حمل و نقل تجهیزات نیروگاه، رفت و آمد پرسنل و پشتیبانی از نیروگاه کاهش یابد. با استفاده از نقشه ها، تمام خطوط حمل و نقل در نرم افزار Arc GIS 10.2 رقومی گردیدو در تمام خطوط جاده اي حریم 200 متري از هر دو طرف جاده تعیین شد و سپس با توجه به عامل دسترسی و کاهش هزینه ي احداث، ارزش گذاري عکس فاصله ي از جاده ها در نظر گرفته شد.
لایه خطوط انتقال نیرو
بعد از تولید برق توسط نیروگاه هاي خورشیدي مرحله انتقال آن به مصرف کنندگان است . برق تولیدي هر نیروگاه براي توزیع در شبکه نیاز به خطوط انتقال نیرو دارد. فاصله نیروگاه از خطوط برق شبکه هاي بالاي 132 کیلوولتی یا یک نقطه بار که بتواند خروجی نیروگاه راقبول کند بسیار اهمیت دارد . زیراکه افزایش فاصله این خطوط علاوه بر بالابردن هزینه پروژه، باعث تلفات برق تولید شده در شبکه نیز می گردد (چارابی و گستلی[11] (20101 این لایه از خطوط برداشت شده اداره برق منطقه اي استان یزد تهیه شد.
لایه کاربري اراضی
با توجه به اینکه احداث نیروگاه هاي خورشیدي در کاربري ها متفاوت هزینه هاي متفاوتی ایجاد می کند و در تمام کاربري ها امکان احداث وجود ندارد بنابراین هدف از طبقه بندي در این تحقیق تهیه نقشه کاربري زمین می باشد .
داشتن اطلاعات صحیح از کاربري اراضی براي هر نوع فعالیت و برنامه ریزي در سطح کشور ضروري می باشد. هنگام طبقه بندي هر یک از کاربري هاي مختلف با نشانه هاي طبیعی و یا نمونه هاي جمع آوري شده در نرم افزارگوگل ارث مقایسه شد و هر گروه از پیکسل ها به یکی از طبقات کاربري نسبت داده شدند.(نمونه هاي آموزشی به کمک نقشه هاي کاربري مقیاس 1:25000 میدانی بدست آمدند.) پس از حاصل شدن نقشه کاربري اراضی منطقه مورد مطالعه بر اساس مقیاس هاي مختلفی که بدست آمده است، کاربري هاي مختلف وزن دهی شدند.
لایه محدودیت ها
محدودیت ها، موانعی هستند که یا به وسیله ي انسان یا به وسیله ي طبیعت تحمیل می شوند و مانع از آن می شوند که گزینه هایی امکان انتخاب پیدا کنندگزینه هایی که نمی توانند محدودیت ها را ارضا کنند ناچار جزء گزینه هاي غیرقابل اجرا محسوب می شوند. اینگونه محدودیت ها از نوع منطقی و غیرقابل جبران می باشند که در نهایت بایستی از نقشه ي خروجی کم شوند.جدول ( 2) مشخص کننده محدودیت هاي در نظر گرفته شده در این تحقیق می باشد.
