شرکت آسان ژنراتور دانیال(دانش بنیان)
هزینه ساخت و طرح توجیهی نیروگاه گازی کوچک:قبل از احداث نیروگاه باید تحقیقات میدانی در زمینه هزینه تولید برق در نیروگاه گازی یا دیزل ژنراتور انجام شود.
در این مقاله به بررسی یک نمونه طرح توجیهی نیروگاه می پردازیم. همچنین هزینه تولید برق را با انواع دیزل ژنراتور و ژنراتور های گازسوز و نیروگاه سیکل ترکیبی (هیبریدی) مورد بررسی قرار خواهیم داد.
مقاله پیتر اوزواوه اویورو و تین-چین جن * ژنراتور دیزلی- دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشکده مهندسی و محیط ساخته شده ،دانشگاه ژوهانسبورگ ، پردیس پارک اوکلند ، ژوهانسبورگ ، گاوتنگ 2006 ، آفریقای جنوبی؛ دریافت: 29 نوامبر 2017؛ پذیرش: 1 فوریه 2018؛ منتشر شده: 19 مارس 2018.
چکیده: هرچه مکانهای بیشتری به ارتباط از راه دور دسترسی پیدا کنند ، تقاضای فزاینده ای برای تأمین برق به روشی مطمئن ، کارآمد و سازگار با محیط زیست وجود دارد. ضمن اینکه به طور مؤثر نیازهای رو به رشد برق را برطرف می کند. شبکه برق ناپایدار و افزایش هزینه های عملیاتی (OPEX) در نیجریه ، نیاز به مهار منابع انرژی تجدید پذیر و نیروگاه های دیزلی محلی را افزایش داده است. بنابراین ، شناسایی برنامه مناسب تولید کننده با سیستم تجدید پذیر برای کاهش هزینه تولید برق برای اپراتورها و فروشندگان در اولویت قرار دارد.
این مقاله به بررسی هزینه های تولید برق سیستم های ترکیبی با ژنراتورهای مختلف در ایستگاه های انتقال قدرت پایه در نیجریه با استفاده از مدل بهینه سازی نیروگاه ترکیبی برای برق تجدیدپذیر (HOMER) می پردازد. دامنه بار از 4 کیلو وات تا 8 کیلو وات با استفاده از این برنامه ها در نظر گرفته شد: (i) برنامه ژنراتور بهینه سازی شده(The optimised generator schedule)، (ii) برنامه ژنراتور اجباری و (iii) برنامه فقط ژنراتور.
نتایج نشان داد دامنه بهینه LCOE بین میانگین USD 0.156/kWh to 0.172/kWh برای بار 8 کیلووات ساعت است.
درصد سهم برق تولیدی توسط ژنراتور از 80/52 درصد تا 60/90 درصد و توسط نیروگاه PV خورشیدی 39.10 درصد تا 47.20 درصد می رسد. انرژی اضافی از 0.03٪ تا 14.98٪ متغیر است. برنامه ژنراتور بهینه شده بیشترین نفوذ نیروگاه PV خورشیدی را از 56.8٪ دارد. صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه های سوخت از 41.68٪ به 47٪ برای برنامه بارهای مختلف و صرفه جویی در انتشار کربن از 4222 کیلوگرم تا 31428.36 کیلوگرم است.
نتایج شبیه سازی نشان می دهد که نیروگاه های پایه با استفاده از برنامه بهینه سیستم هیبریدی گزینه بهتری برای صنعت ارتباطات خواهند بود.
کلمات کلیدی: دیزل ژنراتور؛ سیستم قدرت یا نیروگاه سیکل ترکیبی؛ همسطح سازی هزینه انرژی (LCOE)؛ سیستم های شهری
1. معرفی سیستم
با دسترسی هر چه بیشتر مکانها به ارتباط از راه دور ، نیازهای فزاینده ای برای تأمین انرژی به روشی مطمئن ، کارآمد و سازگار با محیط زیست و در عین حال کارآمد رفع نیازهای رو به رشد تامین برق وجود دارد. میزان نفوذ مشترکان در غرب آفریقا 49٪ است. در نیجریه ، 45٪ [1،2]. براساس آخرین آمار ، میزان نفوذ ماژول مشترک (سیم کارت) در نیجریه 82٪ و بیشتر است. تعداد اتصالات خط 151.8 میلیون است [3].
علاوه بر این ، تراکم مخابرات از 72.72٪ در ماه مه 2012 به 99.39٪ در آگوست 2017 رسیده است [4]. این میزان در 5 سال گذشته 26.67٪ افزایش داشته است. مصرف انرژی از گرانترین موارد برای اپراتورهای مخابراتی است. ایستگاه های پایه (BS) از جمله عناصر اصلی مصرف انرژی سایت های سلولی هستند [5،6]. در سایت های برج خارج از شبکه و شبکه ضعیف ، مؤلفه اصلی هزینه های سطح انرژی نیروگاهها، هزینه سوخت دیزل برای ژنراتورها است که تقریباً 80٪ از کل هزینه های انرژی را شامل می شود.
به این ترتیب ، اپراتورها و فروشندگان باید به طور انتقادی توجه و ارزیابی طراحی ، بهره برداری و نگهداری (OPEX) ، راندمان انرژی BS ها ، انتشار گازهای گلخانه ای و قابلیت ارتقای تجهیزات را به صورت جدی بررسی کنند و بهترین بازده سرمایه گذاری را بدست آورند [2،5،7–9] . طبق گفته های آلشاریف [10] ، در سال 2014 تقریباً 22 میلیارد دلار برای هزینه های عملیاتی جهانی شبکه های سلولی(موبایل) به مصرف انرژی الکتریکی اختصاص یافت.
حدود 800 اپراتور تلفن همراه در سراسر جهان توسط انجمن جهانی ارتباطات سیار (GSMA ، لندن ، انگلستان) برای راه اندازی برنامه ریزی شده برای استقرار منابع انرژی برای حدود 118،000 ایستگاه پایه جدید و موجود در کشورهای در حال توسعه جمع آوری شده اند تا بتوانند مصرف سوخت دیزل ژنراتور و هزینه تولید برق را کاهش دهند. 2.5 میلیارد لیتر سوخت، که همواره باعث کاهش انتشار گازهای کربن ، 6.3 میلیون تن در سال می شود [11].
استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر مانند خورشیدی ، باد و سوخت های زیستی به عنوان جایگزین می تواند یک راه حل مناسب برای صنعت ارتباطات سیار باشد. تقاضا برای خدمات صوتی و داده در صنعت مخابرات نیجریه رو به افزایش است. در نتیجه ، اپراتورها از برقراری تجهیزات خود با اطمینان ، کارآمد و سودآور ، ضمن توازن نگرانی های زیست محیطی ، روبرو هستند. گزارشی در ژورنال الکترونیکی انرژی و محیط زیست کشف شد که نیروگاه برق ناپایدار، مسئولیت بیش از 70٪ خرابی ها را در سراسر نیجریه دارد.
و منجر به کیفیت پایین خدمات در صنعت ارتباطات می شود [12]. در سطح بین المللی ، بیشتر كشورهای توسعه یافته شبکه های برق ناپایدار و نامنظم دارند. مگر در شرایط منحصر به فرد یا فاجعه طبیعی ، كه این مورد در مورد آفریقا رخ نمی دهد. بیشتر قسمت های آفریقا نگرانی های جدی در مورد برق دارند. اگرچه نیجریه طی سالهای متمادی سرمایه گذاری زیادی در انرژی کرده است ، اما به نظر می رسد برق شبکه آن از برآورده شدن اشتیاق تقاضای جمعیت خود فاصله دارد.
از این رو نیاز به ایجاد نیروگاه ها و دیزل ژنراتورهای قابل اعتماد ، کارآمد و مقرون به صرفه برای صنعت ارتباطات است. در شبکه های مخابراتی نیجریه تقریباً در حدود 12,560 سایت موبایل کاملاً خاموش وجود دارد. 11692 سایت تخمین زده می شود به شبکه برق ملی مرتبط باشند. از این تعداد ، 9٪ به طور متوسط 6 ساعت قطع شبکه دارند. 10٪ 6 روز قطع شبکه 12 ساعتی دارند. و 81٪ باقیمانده بیش از 12 ساعت قطع شبکه برق دارند [13].
از میان 180 میلیون جمعیت نیجریه ، 100 میلیون نفر ، که حدود 60٪ از جمعیت کشور را تشکیل می دهد ، دسترسی به شبکه برق سراسری ندارند. به غیر از قطع شبکه ، یک مطالعه در سال 2017 توسط گروه اقتصادی اجلاس اقتصادی نیجریه و هاینریش بول Stiftung نیجریه [10] گزارش داده است که سیستم های خورشیدی خارج از شبکه خورشیدی (PV) به طور متوسط 20 سنت در هر کیلووات ساعت هزینه دارد ، در حالی که تولید دیزل ژنراتور برحسب USD برابر 30 سنت / کیلووات ساعت است.
هزینه تولید برق با دیزل ژنراتور بنزینی بیش از 60 دلار در هر کیلووات ساعت است. رقابتی ترین منبع انرژی در بین نیروگاه ها شامل نیروگاه برق آبی بزرگ و نیروگاه گازی کوچک است. که هر دو به طور متوسط 0.05 دلار تا 0.07 دلار در کیلو وات ساعت ، در حالی که باد در حدود 0.09 دلار در کیلو وات ساعت هزینه دارد[14]. تبدیل به سیستم های هیبریدی با انرژی تجدید پذیر با کارآیی بیشتر می تواند سالانه 13-14 میلیارد دلار برای صنعت ارتباطات صرفه جویی کند.
و همزمان هزینه های سرمایه گذاری را نیز محاسبه کند (CAPEX). در صورت اتخاذ ، این فناوری های سبز امکان حذف تقریبا 40 میلیون تن انتشار کربن و همچنین صرفه جویی 100 تا 500 میلیون دلار سالانه را دارند [2]. در این مطالعه ، از مدل بهینه سازی سیکل ترکیبی برای تجدید پذیرهای الکتریکی (HOMER) برای شبیه سازی یک سیستم هیبریدی PV خورشیدی برای سه بار مختلف (4 ، 6.4 و 8 کیلو وات) و سه برنامه تولید کننده مختلف استفاده شده است: برنامه بهینه سازی شده ، برنامه اجباری و برنامه تولید برق بوسیله ژنراتور برای شبیه سازی انرژی و تجزیه و تحلیل هزینه نیروگاه هیبریدی برای 12 سایت مختلف در سراسر نیجریه.
مقایسه برای تعیین سیستمی انجام می شود که برای بهینه سازی ایستگاه های پایه در بارهای معین بهینه باشند: (1) هزینه سطح انرژی (LCOE) (2) انرژی تولید شده؛ (3) سهم درصد انرژی توسط سیستم PV خورشیدی. (4) نفوذ فتوولتائیک (PV). (5) مصرف سوخت؛ (6) درصد پس انداز سوخت و (7) انتشار کربن. بخشهای باقیمانده مقاله به شرح زیر سازماندهی می شوند: بخش 2- کارهای انجام شده روی سیستم نیروگاه ترکیبی مرتبط را ارائه می دهد.
بخش 3 در مورد پیکربندی سایت ، شبیه سازی و طرح توجیهی اجزای نیروگاه با استفاده از مدل بهینه سازی ترکیبی برای منابع تجدیدپذیر برقی (HOMER) بحث می کند. نتایج شبیه سازی ها در بخش 4 ارائه شده است ، در حالی که بخش 5 نتیجه گیری و توصیه هایی را ارائه می دهد.
نیروگاه های هیبریدی برای تولید برق با استفاده از فن آوری ها و منابع انرژی مختلف ساخته شده اند. تعدادی سیستم تولید برق مانند شبکه اصلی ، فتوولتائیک ، توربین های بادی ، دیزل ژنراتورها و باتری ها می توانند در سیستم های برق ترکیبی برای تولید برق ترکیب شوند. سیستم های ترکیبی همچنین می توانند از شبکه های بزرگ متمرکز مستقل باشند و در مناطق دور افتاده مورد استفاده قرار گیرند.
نیروگاه های هیبرید معمولاً از یک منبع تجدید پذیر اولیه تشکیل شده اند که به طور موازی با یک مؤلفه غیر قابل تجدید ثانویه و واحدهای ذخیره سازی کار می کند [15]. نیروگاه های هیبریدی راهی برای تأمین برق در بسیاری از مناطق دور افتاده در جهان در حال توسعه است. که در آن هزینه های گسترش مقیاس شبکه های برقی و همچنین انتقال سوخت دیزل ژنراتور بسیار زیاد است.
با این حال ، به دلیل ماهیت متناقض برق در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ، نیروگاه های تجدیدپذیر سیکل ترکیبی هم اکنون در مناطق شهری و همچنین برای کاهش هزینه های عملیاتی (OPEX) مورد استفاده قرار می گیرند. در این تحقیق ، سیستم هیبریدی شبیه سازی شده اصلی از پانل های خورشیدی ، باتری ها ، دیزل ژنراتور و سایر تجهیزات مربوطه مانند کنترل کننده ها برای انعطاف پذیری در تعویض یا ادغام دیزل ژنراتور یا شبکه از طریق یک سیستم عامل کنترل یکپارچه ساخته شده است.
حداکثر استفاده نیروگاه از انرژی خورشیدی منبع تغذیه ای ساده ، کارآمد و قابل اطمینان در محل را تأمین می کند. تحقیقات زیادی در مورد هزینه تولید برق با هیبرید خورشیدی و دیزل ژنراتور انجام شده است. Cristóbal-Monreal و Dufo-López [16] بهینه سازی سیستم های مستقل باتری فتوولتائیک-دیزل ژنراتور با حداقل وزن سیستم را مورد مطالعه قرار دادند. آنها حداقل کردن وزن سیستم ، به حداقل رساندن هزینه و به حداقل رساندن هزینه تولید برق با دیزل ژنراتور را در نظر گرفتند.
آنها دریافتند که یک نیروگاه سیکل ترکیبی گزینه بهینه است. لوپز و همکاران [17]. در ادامه روشهای بهینه سازی سیستمهای ترکیبی PV-wind-diesel (نیروگاه سیکل ترکیبی خورشیدی-بادی و دیزل ژنراتور) را برای به حداقل رساندن هزینه و به حداکثر رساندن شاخص توسعه انسانی و ایجاد شغل مورد بررسی قرار داده ایم. آنها برای به حداقل رساندن هزینه تولید برق با دیزل ژنراتور فعلی خالص و به حداکثر رساندن شاخص توسعه انسانی و ایجاد شغل ، از بهینه سازی چند هدفه نیروگاه های تجدیدپذیر ترکیبی هیبریدی خارج از شبکه استفاده کردند.
Ogunjuyigbe و همکاران [18] از یک الگوریتم عمومی بر روی سیستم ترکیبی خورشیدی و باد استفاده کرند. تا هزینه چرخه عمر ، انرژی زباله و انتشار CO2 را به حداقل برساند. آنها به جای ژنراتور بزرگ دیزلی از دیزل های کوچک تقسیم شده استفاده می کردند. نتایج آنها در مقایسه با سیستم دیزل ژنراتور بزرگ ، به ترتیب 28٪ ، 46٪ ، 82٪ و 94٪ کاهش در هزینه انرژی ، هزینه چرخه عمر ، تولید گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن و تخلیه انرژی به دست آورد.
احدی و همکاران [19] در چندین ترکیب انرژی تجدید پذیر سیکل ترکیبی (HRES) از ذخیره انرژی خورشیدی ، باد و تامین برق بدون استفاده از ژنراتورهای دیزلی برای تأمین انرژی برای مجموعه های کنترل از راه دور بررسی شده است. این مطالعه نشان داد که دامنه عملیات توربین بادی باید در نظر گرفته شود. افزایش کسری توربین بادی می تواند منجر به کاهش قابل توجه هزینه ها و همچنین تعداد سلول خورشیدی PV و تعداد باتری شود.
منبع ویکیپدیا
ادامه مطلب: نیروگاه سیکل ترکیبی هیبریدی
با تشکر از مطالعه شما ، شرکت آسان ژنراتور دانیال فعال در زمینه :
به روز رسانی 99/4/20