عنوان

برنامه‌ریزی بهینه سیستم‌های تولید چندگانه مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر,‮‭Optimal planning of renewable energy resources based poly-generation systems‬

Number

‭۲۰۱۶۲پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

برنامه‌ریزی بهینه سیستم‌های تولید چندگانه مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر

Parallel Title Proper

‮‭Optimal planning of renewable energy resources based poly-generation systems‬

First Statement of Responsibility

/فرخنده جباری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۷‬

Name of Manufacturer

، افشار

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۹۱‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

قدرت

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۰۸/۳۰‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

امروزه نگرانی‌صها درباره امنیت انرژی، اثرات زیست‌صمحیطی انتشار گازهای گلخانه‌صای و قیمت بالای نفت، استفاده از انرژی‌صهای پاک و تجدیدپذیر از قبیل باد، تابش خورشید، زیست توده، زمین گرمایی، اقیانوسی، جزر و مد و ... را جذاب‌صتر ساخته است .در این میان، ارتقاء میزان بهره‌صبرداری از این منابع جهت تامین بخشی از نیاز روزافزون انرژی کشور از اهمیت ویژه‌صای برخوردار است .زیرا کشور ما به لحاظ برخورداری از منابع مختلف انرژی یکی از غنی‌صترین کشورهای جهان محسوب می‌گردد و علاوه بر وجود منابع سوخت‌صهای فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت و گاز دارای پتانسیل فراوان انرژی‌صهای تجدیدپذیر نیز می‌باشد .همان‌صطور که می‌صدانیم، مناطق جنوبی حاشیه خلیج فارس و دریای عمان دارای پتانسیل فراوان منابع آبی و تابش خورشیدی به ویژه در فصل تابستان بوده که سبب افزایش بارهای برودتی در بخش‌صهای مختلف خانگی، تجاری و صنعتی و در نتیجه رشد میزان مصرف انرژی در فصل تابستان خواهد شد .طبق گزارش شرکت مادر تخصصی توانیر، میزان مصرف انرژی الکتریکی در مناطق گرمسیری کشور در فصل تابستان حدود ‮‭۳۰‬ درصد از پیک بار سالیانه است .از طرفی دیگر، در برخی از شهرهای جنوبی کشور با مشکل کمبود شدید آب شرب مواجه هستیم .بنابراین، طراحی و بهره‌صبرداری بهینه از سیستم‌صهای تولید همزمان الکتریسیته، برودت و آب شرب مبتنی بر بیوگاز می‌صتواند سبب کاهش چشمگیر وابستگی به سوخت‌صهای فسیلی و هم‌صچنین تولید گازهای آلاینده زیست‌صمحیطی نظیر اکسیدهای نیتروژن، کربن و گوگرد گردد .هدف اصلی رساله کنونی طراحی ترمودینامیکی و ارزیابی عملکرد سه سیستم تولید همزمان مبتنی بر بیوگاز می‌صباشد :سیستم تولید سه‌صگانه برق، برودت و آب شرب مبتنی سیکل توربین گاز، چیلرهای تراکمی و سیکل بسته هوا و باز آب رطوبت‌صزن - رطوبت‌صزدا بازیابی حرارت گازهای دما بالای خروجی از توربین گاز جهت پیش‌صگرمایش هوای فشرده ورودی به محفظه احتراق بازیابی حرارت گازهای خروجی از پیش‌صگرمکن هوا جهت تولید آب خالص به روش رطوبت‌صزنی رطوبت‌صزدایی تامین بهینه برودت ریزشبکه مورد مطالعه با پخش بار اقتصادی چیلرهای الکتریکی با هدف حداقل کردن مصرف الکتریسیته نیروگاه چند چیلره پیاده سازی برنامه‌صهای مدیریت بارهای الکتریسیته و برودت جهت کاهش پیک مصرف سیستم مولد الکتریسیته، برودت و آب خالص مبتنی بر سیکل توربین گاز و پمپ حرارتی هوا به آب استفاده از پمپ حرارتی هوا به آب جهت تامین برودت انتقال حرارت از بخار فوق‌صگرم به آب ناخالص جهت نمک‌صزدایی تامین الکتریسیته مصرفی فن و کمپرسور و بارهای الکتریکی به وسیله سیکل توربین گاز نیروگاه تولید همزمان برق و آب شرب مبتنی بر نیروگاه سیکل ترکیبی بازیابی حرارت گازهای دما بالای خروجی از توربین گاز جهت تامین بخار فوق‌صگرم ورودی به توربین بخار انتقال حرارت از بخار اشباع به آب ناخالص جهت شیرین‌صسازی آب به روش رطوبت‌صزنی - رطوبت‌صزدایی و تولید مایع اشباع بازگشتی به سیکل مولد قدرت توربین بخار بهینه‌صسازی زمان و میزان شارژ باتری خودروهای برقی محض با در نظر گرفتن الگوهای رانندگی روزانه آن‌صها جهت مشارکت در ذخیره‌صسازی انرژی و بخش حمل و نقل

Text of Note

During extremely-hot summer days, air conditioners consume more electricity in different residential, commercial and industrial sectors. Access to clean and safe drinking water is considered as a basic right for all human that is guaranteed by international laws. Despite access to huge seawater resources, water crisis facing Southern Iran is increasing, especially during transient heat waves and summer. Hence, operation of zero-energy and zero-emission microgrids is essential due to water and energy crises. This thesis presents three novel multi-generation system as follows: (a) In 1st tri-generation facility, biogas was used as an alternative fuel to reduce emissions and consumption of fossil fuels. Six compression chillers were installed to satisfy total cooling demand of a benchmark building located in a tropical region. Moreover, total energy requirement of chillers and building electricity demand was supplied either by bio-fueled gas turbine cycle or by local power system. A mid-high temperature waste heat is recovered from gas turbine flue gases to be used in air preheating stage and closed-air open-water humidification dehumidification (HDH) desalination process. In addition, a mixed integer non-linear programming problem is solved to minimize daily electricity cost of trigeneration system taking into account all operational constraints of gas turbine cycle, chillers, HDH process, and strategic cooling and electrical demand response programs (DRPs). It was proved that decreasing rate of ambient air temperature leads to an increase in net power output of gas turbine cycle and mas flow rate of potable water due to lower compressor power and higher difference between absolute humidity of air inletting and existing humidifier, respectively. Application of cooling and electrical DRPs reduces daily electricity cost from 9.5 to -32 $. Moreover, use of biogas and waste heat recovered from gas turbine flue gases with no need to combustion of petroleum products leads to a significant reduction in greenhouse gas emissions. Hence, this tri-generation plant is called a net-zero energy and zero-emission system. (b) In chapter 3, an air to water heat pump (AWHP) was used for simultaneous extraction of cooling and potable water for a large-scale hospital building. In AWHP's refrigeration cycle, R134a absorbs heat from the inside warm air for space cooling and releases it to the saline water for driving an air-cooled water-heater humidification dehumidification desalination process. All thermodynamic limitations of electricity generation system, refrigeration cycle, and HDH process were considered as operational constraints. It was revealed that total energy requirement of AWHP and building cooling demand change in a similar manner. With increasing of top temperature in HDH desalination cycle, maximum GOR decreases and occurs in higher mass flow rate ratio. Maximum GOR is also improved by increasing of bottom temperature and mass flow rate ratio. (c) In chapter 4, a cogeneration system is designed for producing potable water and power. Firstly, biogas is employed for fueling a gas turbine electricity generation process. Then, high-temperature waste heat is recovered from gas turbine flue gases to drive a steam turbine heat and power extraction cycle. This heat is employed for an air-cooled water-heater humidification dehumidification desalination process. In addition to supply both drinking water and electricity demands of a benchmark industrial sector, various types of pure electric vehicles with different daily driving patterns are charged by surplus power. Use of electric vehicles and biogas for transportation and cogeneration of power and desalted water mitigates air pollutants, significantly. A mixed integer linear programming problem is developed under engineering equation solver and generalized algebraic mathematical modeling system to minimize total electrical load-generation mismatch and find optimum operating point of water-power nexus over a 24-hour study horizon. It was demonstrated that increasing rate of mass flow rate of ambient air causes an increase in electricity production of combined cycle power plant and higher thermal efficiency. In addition, more heat is transferred from the saturated vapor to the seawater and grater saline water will be desalinated at each hour. In other words, more potable water and electricity will be produced if air mass flow rate increases and vice versa. As a result, this cogeneration facility is able to satisfy both electricity and pure water demands of an industrial consumer in severe-hot summer days. In addition, optimal charge and discharge patterns of PEVs are found to benefit from surplus electrical power in transportation sector and compensate its shortage when electricity productions of generators are insufficient. In summary, a zero-emission zero-energy water-power hybrid grid was designed and validated for transportation and industrial applications

Parallel Title

‮‭Optimal planning of renewable energy resources based poly-generation systems‬

جباری، فرخنده

Jabari, Farkhondeh

محمدی ایواتلو، بهنام، استاد راهنما

بناءشریفیان، محمدباقر، استاد راهنما

غائبی، هادی، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی