تأثير تغييرات دماي محيط بر عملكرد واحدهاي چرخە‌تركيبي در مسئله در مدار قرار گرفتن واحدهاي نيروگاهي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

دكتري

در دهه‌هاي اخير، واحدهاي چرخه‌تركيبي به دليل بازدهي بالا و انعطاف‌پذيري قابل‌توجه، به عنصري كليدي در سبد توليد انرژي سيستم‌هاي قدرت تبديل شده‌اند. سهم فزاينده اين واحدها در تأمين تقاضاي انرژي، به‌ويژه در كنار منابع تجديدپذير، لزوم مدل‌سازي دقيق عملكرد آن‌ها را در مسائل بهره‌برداري سيستم قدرت، از جمله مسئله در مدار قرار گرفتن واحدهاي نيروگاهي (UC)، بيش از پيش ضروري ساخته است. عملكرد واحدهاي چرخه‌تركيبي تحت تأثير شرايط محيطي، به‌ويژه دماي محيط، قرار دارد. مدل‌هاي رايج مسئله UC معمولاً اين وابستگي را ناديده گرفته و از پارامترهاي ثابت براي واحدهاي چرخه‌تركيبي استفاده مي‌كنند. اين ساده‌سازي، به‌ويژه در سيستم‌هاي قدرتي با سهم بالاي واحدهاي چرخه‌تركيبي و در شرايط آب‌و‌هوايي متغير، مي‌تواند منجر به تصميمات غيردقيق در بهره‌برداري سيستم قدرت شود. با وجود اين، تأثير دماي محيط بر عملكرد آن‌ها در وضعيت‌هاي مختلف بهره‌برداري در مسئله UC كمتر مورد توجه پژوهش‌ها قرار گرفته است. هدف اين پژوهش، ارزيابي كمي و كيفي اثرات تغييرات دماي محيط بر عملكرد واحدهاي چرخه‌تركيبي در مسئله UC و ارائه راهكاري براي حل چالش‌هاي آن است. در اين راستا، ابتدا براي نيروگاه‌هاي چرخه‌تركيبي با كمك نرم‌افزار Thermoflow GT PRO، مدل‌سازي نيروگاهي انجام مي‌شود كه امكان تجزيه و تحليل اثر تغييرات دما را بر عملكرد نيروگاه‌هاي مختلف فراهم مي‌سازد. با استفاده از مدل‌سازي نيروگاهي و تحليل وضعيت‌هاي بهره‌برداري مختلف نيروگاه‌هاي چرخه‌تركيبي در محدوده دمايي محيط، ضرايب تصحيح وابسته به دما براي بيشينه توان خروجي و تابع هزينه استخراج مي‌شود. سپس اين ضرايب تصحيح در مسئله UC ادغام مي‌شوند. در اين مسئله UC، از مدل مبتني بر پيكربندي واحدهاي چرخه‌تركيبي استفاده شده است كه با تركيب ضرايب وابسته به دما بهبود مي‌يابد و خروجي دقيق‌تري از بهره‌برداري واحدهاي چرخه‌تركيبي را در شرايط محيطي متفاوت فراهم مي‌سازد. علاوه بر رويكرد قطعي، اين پژوهش يك مدل بهينه‌سازي تصادفي دومرحله‌اي را نيز توسعه مي‌دهد كه عدم قطعيت در پيش‌بيني دماي محيط و تقاضاي بار را با استفاده از سناريوهاي محتمل در نظر مي‌گيرد. همچنين اين مدل به‌صورت يك مسئله بهينه‌سازي تصادفي ريسك‌گريز طراحي شده است تا ريسك مواجهه با سناريوهاي بحراني نيز مديريت شود. اين مدل تصادفي، عملكرد وابسته به دماي واحدهاي چرخه‌تركيبي در پيكربندي‌هاي مختلف را در فرآيند تصميم‌گيري تحت عدم قطعيت لحاظ مي‌كند. براي توليد سناريوها در بهينه‌سازي تصادفي از يك رويكرد دوبخشي استفاده شده است كه ابتدا پارامترهاي تصادفي را به‌صورت مستقل مدل‌سازي كرده و سپس با كمك توابع مفصل واين به يكديگر وابسته مي‌كند. نتايج رويكرد قطعي نشان مي‌دهد كه ناديده گرفتن دماي محيط مي‌تواند ظرفيت در دسترس واحدهاي چرخه‌تركيبي را به‌طور قابل‌ملاحظه‌اي غيردقيق برآورد كند و حتي ممكن است منجر به قطع بار در دماهاي بالا شود. همچنين در مطالعاتي، ارزش پيش‌بيني دما و تأثير سهم واحدهاي چرخه‌تركيبي در شبكه مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در شبيه‌سازي بلندمدت نيز اثرات قابل‌توجه دما بر بهره‌برداري سيستم مشخص مي‌شود. نتايج رويكرد تصادفي، نشان‌دهنده بهبود تصميمات بهره‌برداري در برابر خطاهاي پيش‌بيني و كاهش هزينه انتظاري سيستم است. نتايج اين پژوهش مي‌تواند ابزار مناسبي را براي بهره‌برداران سيستم قدرت جهت بهره‌برداري اقتصادي و قابل اطمينان از واحدهاي چرخه‌تركيبي در مواجهه با تغييرات شرايط محيطي فراهم آورد.

234545

قدرت

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان