مدل‌سازي و بهينه‌سازي سيستم‌هاي تجديد‌پذير هيبريدي خورشيدي و بادي

دكتري

سيستم‌هاي انرژي هيبريدي با بكارگيري از چند منبع انرژي، همچون منابع انرژي خورشيدي و بادي بطور همزمان، جهت تأمين بهتر بارهاي مصرفي و كاهش وابستگي انرژي توليد شده به شرايط محيطي و جوّي بكارگرفته‌شده‌اند. در اين رساله انتخاب بهينه ظرفيت تجهيزات سيستم انرژي هيبريدي و همچنين تعيين عملكرد هر بخش سيستم در تأمين انرژي ارائه ‌شده‌اند. براي اين منظور، بهينه‌سازي و مديريت انرژي سيستم هيبريدي متشكل از گردآورهاي حرارتي و فتوولتائيك، توربين بادي، باطري، مخزن آب‌گرم، آبگرمكن، سرماساز الكتريكي، آب‌شيرين‌كن اسمز معكوس و سيستم توليد همزمان حرارت و توان كه تأمين بارهاي الكتريكي، گرمايشي، سرمايشي و آب‌شيرين را برعهده دارند، بررسي شدند. سيستم انرژي مذكور براي استفاده چهار ساختمان مسكوني در جزيره نگين (نزديك به بندر بوشهر) مورد مطالعه قرار گرفت. استفاده از انرژي گرمايي مازاد بر بار مصرفي جهت گرم‌ نمودن آب ورودي به آب‌شيرين‌كن اسمز معكوس (كه سبب كاهش برق مصرفي آن مي‌شود) نيز در نظر گرفته شد. پس از مدل‌سازي تجهيزات، شيوه‌اي با بكارگيري از شبكه عصبي مصنوعي و همچنين الگوريتم بهينه‌ساز ازدحام ذرات براي بهينه‌سازي ظرفيت تجهيزات سيستم ارائه گشت. همچنين، جهت تعيين عملكرد تجهيزات در سيستم انرژي، روش جديدي مبتني بر الگوريتم يادگيري تقويتي براي مديريت انرژي سيستم توسعه داده‌ شد. در اين روش بر اساس وضعيت سيستم انرژي (ذخيره انرژي الكتريكي و حرارتي، بارهاي مصرفي و ميزان انرژي تجديد‌پذيري كه سيستم دريافت مي‌كند) تصميم مديريتي مناسب براي عملكرد تجهيزات سيستم انرژي اتخاذ شد. نتايج نشان دادند كه در روش مورد استفاده براي بهينه‌سازي تجهيزات سيستم، استفاده از شبكه عصبي سبب كاهش حدود 10% در زمان محاسبات گشته است. بهره‌ بردن از حرارت مازاد بر مصرف جهت گرم نمودن آب ورودي به آب‌شيرين‌كن، 95/4 درصد برق مصرفي سالانه براي اين منظور را كاهش داد. همچنين روش ارائه شده مديريت انرژي با روش‌هاي مرسوم مديريت انرژي مقايسه شد. مشاهده گرديد كه روش پيشنهادي نسبت به روش مديريت انرژي از طريق تعقيب بار 4/12% هزينه‌بهره‌برداري و 1/13% توليد CO2 را كاهش داده‌است و نسبت به روش مديريت انرژي با رويكرد شارژ كامل مخازن ذخيره 59/38% هزينه بهره‌برداري و 5/48% انتشار CO2 كمتري را به‌دنبال داشته‌است.

209453

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك/تبديل انرژي

دكتر سپهر صنايع