دانلود پایان نامه مزایا و معایب نیروگاه سیکل ترکیبی pdf

در مقاله قبل به هزینه تولید برق با دیزل ژنراتور و طرح توجیهی نیروگاه گازی کوچک اشاره نمودیم. حال ادامه مطلب: طاهر و همکاران [20] یک مطالعه امکان سنجی فنی و اقتصادی نیروگاه های سیکل ترکیبی (سیستم توربین بادی / دیزل بادی با باتری های ذخیره سازی) برای تولید برق انجام داند. با بار حداکثر 3 کیلو وات ، آنها اقتصادی ترین سیستم با هزینه خالص فعلی و هزینه تراز شده انرژی به ترتیب 57320 دلار و 0.26 USD / kW را بدست آوردند.

اختلاط واحدهای ذخیره سازی نیز به ترتیب 85٪ ، 81٪ و 29٪ هزینه خالص فعلی ، کسری برق و انتشار CO2 را کاهش داد. آنها دریافتند که استفاده از نیروگاه های هیبریدی سیکل ترکیبی در چنین مکانهایی باعث افزایش سطح زندگی و فعالیتهای اقتصادی جمعیت روستایی می شود. لی و همکاران [21] برای تعیین تعداد واحدهای تولید توربین بادی ، نیروگاه خورشیدی و ظرفیت ذخیره سازی مورد نیاز برای یک میکروگرید مستقل ، یک الگوریتم مقیاس بزرگ برای سیستم های میکروگرید هیبریدی خورشیدی PV / باد / باتری ایجاد کرند.

از الگوریتم استفاده شده برای ارائه واریانس چرخه حالت شارژ (SOC) استفاده می شود.  که از آن تعداد آرایه های فتوولتائیک می تواند محاسبه شود. که تعداد توربین های بادی شناخته شده است. نیروگاه های خورشیدی و باتری ها با توجه به Katz و همکاران نقش مکمل را ایفا می کنند. [22] از آنجا که نیروگاه خورشیدی به طور مؤثر مصرف کل شبکه را کاهش می دهد ، باتری را با از بین بردن پیک های بار در صورت عدم وجود نور خورشیدی ، باعث کاهش بار تقاضا می شود.

Goel و Ali [23] ، در مطالعه تجزیه و تحلیل هزینه سیستم های انرژی هیبریدی خورشیدی / باد / دیزل ژنراتور برای دکل های مخابراتی ، از HOMER برای به دست آوردن هزینه بهینه خالص فعلی (NPC) ، هزینه عملیاتی در سال و هزینه انرژی یا سوخت بر کیلووات ساعت استفاده کردند. از مزایای نیروگاه سیکل ترکیبی برای مدلهای مختلف آنها مشاهده کردند که با افزایش بار برای نیروگاه هیبریدی، هزینه انرژی (COE) کاهش می یابد. آنها حداکثر COE یا هزینه سوخت را تنها با سیستم DG در سطح بارهای مختلف داشتند.

براساس گروه تحقیقاتی Saviva [24] ، اکثر اپراتورهای مخابراتی اکنون از وابستگی کامل به سوخت دیزل برای نیروگاه های پایه به خصوص در مکانهای دورافتاده و روستایی فاصله می گیرند. برخی از این شرکتهای مخابراتی سیستمهای انرژی تجدید پذیر یکپارچه را بدست آورده اند. اگرچه از معایب نیروگاه سیکل ترکیبی هزینه های بالاتر سرمایه گذاری (CAPEX) میباشد. ولی در دراز مدت OPEX پایین تر انتظار می رود.

آلشاریف در مقایسه تحلیل ایستگاه های نیروگاهی پایه خورشیدی با استفاده از معماری ، تولید انرژی و هزینه بهینه سیستم نیروگاه با منابع انرژی معمولی ، دامنه پس انداز OPEX را از 32 تا 66 درصد بدست آورد. وی نتیجه گرفت که نیروگاه های پایه خورشیدی می تواند یک راه حل بلند مدت امکان پذیر برای صنعت مخابرات باشد [5]. در یک مطالعه مشابه در بهینه سازی انرژی در صنعت مخابرات و ارتباطات از ایستگاه های پایه با استفاده از نیروگاه سیکل ترکیبی هیبریدی ، با در نظر گرفتن تابش خورشیدی در مالزی ، صرفه جویی در OPEX بین 43 تا 47 درصد حاصل شد.

در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ، تولید گازهای گلخانه ای که توسط اپراتورهای مخابراتی برای ایستگاه های پایه ایجاد می شوند منبع عظیمی از انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) به جو هستند. به گفته الشریف [26] ، بخش تلفن همراه 51٪ از کل تولید کربن در بخش فناوری اطلاعات و ارتباطات را تشکیل می دهد. از مزایای نیروگاه های سیکل ترکیبی این است که اثر آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

جزوه آشنایی با نیروگاه سیکل ترکیبی

مرادی و همکاران [27] در مدل سازی پایان نامه یک میکروگرید هیبریدی ، نتیجه گرفتند که نفوذ انرژی تجدیدپذیر دارای تأثیر قابل توجهی در عملکرد شبکه برق با توجه به انتشار است. منابع انرژی مختلفی را می توان در یک بستر انرژی واحد گنجانید تا پیکربندی انعطاف پذیر ، تکامل و گسترش آسان در سیستم نیروگاه سیکل ترکیبی را فراهم کند [12،28-31]. مزایای نیروگاه سیکل ترکیبی :

1. کاهش 90 ~ 40٪ در مصرف سوخت دیزل ژنراتور (DG) با نیروگاه سیکل ترکیبی یا هیبریدی خورشیدی. تا 90٪ می توان هزینه بهره برداری و نگهداری را کاهش داد. OPEX در نیروگاه هایی که فقط توسط دیزل ژنراتور(نیروگاه دیزلی) طراحی شده اند بیشتر از سایتهای دارای موتور هیبریدی است. کاهش تولید کربن از 75 تا 30 درصد نیز به عنوان نتیجه کاهش سوختن سوخت های فسیلی به دست می آید [29-35].
2. کاهش 50٪ در OPEX از منبع انرژی سنتی (نیروگاه دیزلی) و بالاتر از آن [33،36].
3. کاهش زمان کارکرد دیزل ژنراتور در حدود 50٪ [33،36،37]. با ادغام سیستم ترکیبی ، نیروگاهی که معمولاً به طور مداوم روی سوخت دیزل کار می کرد ، به دلیل درگیر کردن سایر منابع انرژی برای تامین بار ، باعث کاهش ساعت کار تولید برق با ژنراتور می شود.
4. افزایش چرخه عمر دیزل ژنراتور و زمان تعویض شیفت کاری آنها و در نتیجه ساعات پایین تر کار[38]. ساعت کار تولید ژنراتور پایین باعث افزایش چرخه عمر یک ژنراتور می شود.
5. نگهداری دمای تجهیزات نیروگاه سیکل ترکیبی در محدوده قابل قبولی که به دلیل گرم شدن نیروگاه باعث ایجاد خسارت نشود. 

انیمیشن و تجهیزات نیروگاه سیکل ترکیبی

یک سیستم نیروگاهی سیکل ترکیبی کامل می تواند در یک منبع انرژی ‘energy container’ بسته بندی شود تا امکان نصب سریع در مکان های دور ارائه شود. چرخه باتری باید دارای یک طراحی مقاوم در برابر دما باشد ، شارژ سریع را بپذیرد و بتواند مقدار زیادی چرخه تخلیه شارژ را تحویل دهد. یکسو کننده باید بالاترین بازده انرژی ممکن را ارائه دهد. علاوه بر این ، کنترلر ژنراتورهای نیروگاهی باید مجهز به نرم افزار اختصاصی باشد که مشخصات عملکرد باتری و ژنراتور را  نشان دهد.

که امکان بهینه سازی مؤلفه ها را فراهم می کند و در نتیجه کمترین هزینه عملیاتی را تحویل می دهد. افزودن منابع انرژی تجدید پذیر باعث افزایش زمان چرخه و در نتیجه افزایش عمر باتری و ژنراتور و در عین حال کاهش تأثیرات محیطی خواهد شد. Colocation (فراهم آوردن مکان و امکانات) شامل برجها ، ژنراتورها و سایر تجهیزات برای اپراتورهای ارتباطات مخابرات از راه دور و ارائه دهندگان خدمات اینترنتی در همان مکان است.
این امر CAPEX و OPEX را برای بیشتر اپراتورها بطور قابل توجهی کاهش داده است. برخی از چالش های پیش روی اپراتورهای مخابراتی در زمینه تأمین نیروگاه فرستنده پایه آنها عبارتند از: میانگین زمان متوسط ​​برای تعمیر (MTTR) ، افزایش هزینه و مصرف سوخت ، هزینه بهره برداری بالا ، بار خنک کننده بالا ، سرقت سوخت و آلودگی محیط زیست (نشت روغن ، انتشار کربن) و سر و صدا.

نقشه های نیروگاه سیکل ترکیبی

3. پیکربندی سایت: نقشه های نیروگاه سیکل ترکیبی نیاز انرژی سایت ها را تعیین می کند. نقشه های نیروگاه سیکل ترکیبی باید در طی فرایند طراحی سایت ایجاد شود. سایت هایی که می توانند در هوای آزاد و یا در داخل سایت مسقف باشند ، میزان بار را نیز تعیین می کنند.
جداول 1 و 2 مربوط به تنظیمات سایت واقعی است که توسط اپراتورهای مخابراتی در طراحی الزامات بار ایستگاههای فرستنده پایه استفاده می شود.

تنظیمات 222/444 ، 222/666 و 444/666 تعداد TRX ها (فرستنده گیرنده) در هر بخش را برای BTS (ایستگاه فرستنده پایه) نشان می دهد. مایکروویو یک سیستم ارتباطی است که از پرتوی امواج رادیویی در محدوده فرکانس مایکروویو برای انتقال صدا ، فیلم و سایر اطلاعات بین مکان ها ، از چند پا یا متر تا چند مایل یا کیلومتر از یکدیگر استفاده می کند. جداول 1 و 2 تنظیمات فضای باز و سرپوشیده را نشان می دهد:

جدول 1 پیکربندی نیروگاه های پایه سیکل ترکیبی در هوای آزاد OutDoor

جدول 2 طراحی نیروگاه های پایه سیکل ترکیبی زیر سقف InDoor

برای کار تحقیق در مورد نیروگاه سیکل ترکیبی ، سه مجموعه تنظیمات در نظر گرفته شده است:

1) 222/444 + 3G + 4G + Microwave + Lighting 4 kW

2) 444/666 + 3G + 4G + Microwave + Lighting 6.4 kW

3) 444/666 + 3G + 4G + Microwave + DC air conditioner + Lighting 8 kW

در شبیه سازی ، سه برنامه برای ژنراتور در نظر گرفته شده است: فقط بهینه سازی شده ، اجباری و ژنراتور تنها. در برنامه بهینه سازی شده ، سیستم HOMER تصمیم می گیرد که در هر نقطه چه منبع انرژی به مدار می آید. در برنامه اجباری ، تولید کننده بین ساعت 10:00 بعد از ظهر فعالیت می کند. و ساعت 7 بعد از ظهر ، در حالی که تابش خورشیدی وجود ندارد، فقط برنامه زمان بندی ژنراتور بدون منبع انرژی تجدید پذیر است.

نیروگاه هیبریدی بادی خورشیدی

3.1 شبیه سازی و مدل سازی اجزای نیروگاه سیکل ترکیبی: مدل بهینه سازی نیروگاه سیکل ترکیبی برای منابع تجدید پذیر برقی (HOMER) یک نرم افزار شبیه سازی است. این یک نیروگاه هیبریدی امکان پذیر برای همه ترکیبات احتمالی تجهیزات مورد نظر را شبیه سازی می کند. این ابزاری برای مقایسه و ارزیابی فناوری میکرو شبکه برای طیف گسترده ای از برنامه های اجرایی است. بسته به نحوه ایجاد مشکل ، نرم افزار HOMER می تواند صدها سیستم را شبیه سازی کند.

در این مطالعه از نرم افزار HOMER Pro 3.9.2 برای شبیه سازی نیروگاه انرژی هیبریدی بادی خورشیدی برای حالت خارج از شبکه(off-grid) با برنامه های مختلف استفاده شده است. و با نیروگاهی که با یک دیزل ژنراتور تنها کار می کند ، مقایسه شده است. در انجام طرح های سیستم شبیه سازی ، برای تصمیم گیری های مناسب باید چندین پارامتر برای اجرای نیروگاه با هزینه بهینه مورد توجه قرار گیرد. نرم افزار HOMER سیستم را بیش از 8760 ساعت شبیه سازی می کند ، و تعادل انرژی را برای مقادیر ایجاد می کند.

HOMER در شبیه سازی خود تقاضای الکتریکی و حرارتی را با انرژی مورد نیاز نیروگاه سیکل ترکیبی مقایسه می کند. این جریان انرژی را در داخل و خارج از هر مؤلفه نیروگاه سیکل ترکیبی محاسبه می کند و تعیین می کند که اجرای نیروگاه سیکل ترکیبی امکان پذیر است یا خیر. اجزای اصلی سیستم ترکیبی شامل پنل های خورشیدی ، دیزل ژنراتور ، باتری ها و مبدل است. نرم افزار HOMER کل هزینه سیستم را برای محاسبات اقتصادی سیستم ها درج می کند.

این شامل اطلاعات مربوط به هزینه (سرمایه ، بهره برداری ، نگهداری و تعویض) ، تعداد و اندازه واحدهای مورد استفاده ، ساعت کار و طول عمر و همچنین ویژگیهای اجزاء است. این از کل هزینه فعلی خالص (NPC) برای تعیین هزینه چرخه عمر سیستم در حالی که نرخ بهره واقعی سالانه را تعیین می کند استفاده می کند. نرم افزار هومر یا HOMER یک جزء استهلاک خطی را به خود اختصاص می دهد. به این معنی که مقدار نجات سیستم(salvage) مستقیماً با عمر باقی مانده آن متناسب است.

نیروگاه سیکل ترکیبی کرمان قم قشم خرم آباد کازرون شیراز گیلان کاشان ارومیه شیروان

نرم افزار HOMER برای توجیه حساسیت طراحی سیستم نسبت به عوامل اصلی مانند هزینه های منبع یا در دسترس بودن ، تجزیه و تحلیل انجام می دهد. نرم افزار هومر از محاسبه زیر برای محاسبه کل هزینه خالص فعلی (NPC) [منبع: 10،26،39،40] استفاده می کند:

1) 

که در آن C_ann,tot کل هزینه سالانه است ، i نرخ سود واقعی سالانه (نرخ تخفیف) ، R_proj طول عمر پروژه است ، و CRF عامل بازیابی سرمایه است که توسط معادله داده شده است:

2) 

که i نرخ بهره سالانه واقعی و N تعداد سالها است. برای محاسبه مقدار نجات هر مؤلفه در پایان عمر پروژه ، نرم افزار HOMER از معادله زیر استفاده می کند: [5،39]:

3) 

که S مقدار نجات است ، هزینه جایگزینی قطعه Crep و Rrem باقیمانده عمرقطعه و Rcomp طول عمر قطعه است. برای هر یک از مؤلفه ها ، نرم افزار HOMER ،سرمایه ، تعمیر و نگهداری ، جایگزینی ، هزینه سوخت را به همراه ارزش نجات سرمایه و سایر هزینه ها یا درآمدهای دیگر ادغام می کند تا هزینه سالانه قطعات پروژه را محاسبه کند.
3.1.1. نیروگاه خورشیدی
نیروگاه های خورشیدی با وارد کردن مختصات GPS در وب سایت ، از هواشناسی سطح ناسا و پایگاه داده انرژی خورشیدی شبیه سازی می شوند [41]. توصیه می شود که تابش متوسط ​​باید دارای روند ثابت و تابش سالانه بالاتر از 4 کیلو وات ساعت در متر مربع در روز باشد تا از منبع قابل اعتماد برق از پنل های فتوولتائیک استفاده شود [39]. مقادیر تشعشع برای 12 سایت در نظر گرفته شده برای شش منطقه جغرافیایی سیاسی نیجریه تعیین شد.
3.1.2. شاخص وضوح
در نرم افزار HOMER Pro میانگین تابش برای هر ماه وارد می شود. نرم افزار هومر شاخص وضوح را بر اساس مقدار تابش خورشید ، ماه سال و عرض جغرافیایی محاسبه می کند. نرم افزار هومر همچنین میانگین تابش ناشی از تابش افقی جهانی (GHI) را محاسبه می کند. این شاخص عددی است که نشانگر کسری از پرتوهای خورشیدی در بالای جو می باشد که آن از طریق جو به سطح زمین می تابد. مقدار بین 0 تا 1 متغیر است. معادله زیر شاخص میانگین وضوح متوسط ​​ماهانه را تعریف می کند:

4) 

H_ave= تابش متوسط ماهانه در سطح افقی زمین kWh بر مترمربع در روز
H_o,ave = پرتوی افقی فرازمینی - تابش در سطح افقی در بالای سطح زمین 'h برحسب kWh بر مترمربع در روز

HOMER از معادله زیر برای محاسبه شدت تابش خورشیدی در بالای جو زمین استفاده می کند:

که Gsc = ثابت خورشیدی 1.367 برحسب kW بر مترمربع و n روز سال است [عددی بین 1 و 365].
فرآیند بهینه سازی سیستم HOMER: فرایند بهینه سازی سیستم HOMER فرض می کند که ژنراتور بطور مداوم کار میکند ، که همیشه اینگونه نیست. اکثر نیروگاه های سیکل ترکیبی یا هیبریدی ، هنگام بهینه سازی ، بین منابع مختلف انرژی یکی را انتخاب میکنند و به سیستم انرژی تجدید پذیر اولویت می بخشند. ژنراتور معمولاً آخرین اولویت است [39،42،43].

سطح متوسط سالانه تابش برحسب کیلووات ساعت بر متر مربع در روز و شاخص وضوح در شکل 1 برای هر 12 سایت نشان داده شده است. منطقه شمالی نیجریه نسبت به بخش جنوبی دارای میانگین متوسط بالاتر است. Sokoto دارای بیشترین تابش خورشیدی است در حالی که Calabar کمترین تابش خورشیدی را در بین سایت ها دارد.

شکل1 منابع خورشیدی سالانه

خواندن کامل مقاله بصورت انگلیسی :The Energy Cost Analysis of Hybrid Systems and Diesel Generators in Powering Selected Base Transceiver Station Locations in Nigeria

مطالب مرتبط:

• راندمان انواع مختلف نیروگاه چیست؟
• دیزل ژنراتور هیبدریدی
• سنکرون سازی ژنراتور

با تشکر از مطالعه شما ، شرکت آسان ژنراتور دانیال فعال در زمینه :

• خرید و فروش دیزل ژنراتور
• تعمیرات تخصصی انواع مدلهای دیزل ژنراتور
• برق صنعتی-اتوماسیون-تابلو برق
• برگزاری کلاسهای آموزشی دیزل ژنراتور
• تامین قطعات برقی و مکانیکی دیزل ژنراتور

به روز رسانی 99/4/20

kdv,'hi sd;g jv;dfd idfvdnd