بررسی تاثیر استفاده از منابع تجدیدپذیر در تامین تقاضای شبکه‌ی برق با ارائه‌ی یک مدل ریاضی دو هدفه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی سجاد، مشهد، ایران

2 دانشکده‌ی مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی سجاد، مشهد، ایران

چکیده

روند افزایشی میزان تقاضای برق و هزینه‌های استفاده از سوخت‌های فسیلی سبب شده است تا استفاده از منابع تجدیدپذیر و توسعه‌ی انرژی پاک به عنوان یکی از راه‌های تامین انرژی و مقابله با اثرات منفی تغییرات اقلیمی اهمیت ویژه‌ای یابد. به تبع آن وجود انرژی‌های تجدیدپذیر باعث شده است تا پیچیدگی برنامه‌ریزی برای تامین انرژی برق، که یکی از مسائل مهم در زمینه‌ی زنجیره‌ی تامین انرژی است، روز به روز افزایش یابد. در این مقاله یک مدل برنامه‌ریزی خطی عددصحیح مختلط دو هدفه که دارای اهداف اقتصادی و زیست‌محیطی است، ارائه کرده‌ایم، به گونه‌ای که بتوانیم تاثیر استفاده از منایع تجدیدپذیر را بر روی میزان سود حاصل شده از فروش انرژی، میزان انتشار گازهای آلاینده و مصرف سوخت مورد استفاده‌ی نیروگاه‌ها بررسی کنیم. با توجه به دو هدفه بودن مدل مطرح شده، از روش محدودیت اپسیلون برای به دست آوردن جواب‌های پارتو استفاده شده است. در نهایت با توجه به جواب‌های حاصله به این نتیجه رسیده‌ایم که چه با رویکرد اقتصادی و چه با رویکرد زیست‌محیطی نیروگاه‌های با ظرفیت زیاد سهم بیش‌تری در تامین تقاضای شبکه دارند و نیروگاه‌های با ظرفیت کم تنها برای افزایش قابلیت اطمینان شبکه و مقابله با نوسانات تقاضا استفاده می‌شوند. در عین حال استفاده از منابع تجدیدپذیر در مقیاس بزرگ، علاوه بر کاهش انتشار گازهای آلاینده، باعث افزایش سود حاصل از فروش برق نیز شده است. به علاوه نتایج حاصل از حل مدل نشان می‌دهد که توسعه‌ی استفاده از ریزشبکه‌ها و تولیدات پراکنده رویکرد مناسبی برای تامین تقاضای انرژی برق می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


- مراجع

[1] J. Silvente, G. M. Kopanos, E. N. Pistikopoulos, A. Espuña, A rolling horizon optimization framework for the simultaneous energy supply and demand planning in microgrids, Applied Energy, vol. 155, pp. 485 – 501, 2015.

[2] C. Papapostolou, E. Kondili, J. K. Kaldellis, Energy Supply Chain Optimization: Special Considerations for the Solution of the Energy Planning Problem, 24th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Budapest, Hungary, June 15-18, 2014.

[3] C. Papapostolou, E. Kondili, I. K. Kaldellis, W. G.  Früh, Energy Supply Chain modeling for the optimization of a large-scale energy planning problem, 12th International Symposium on Process Systems Engineering and 25th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Copenhagen, Denmark, 31 May – 4 June, 2015.

[4] C. Zhang, Y. L. Wei, P. F. Cao, M. C. Lin, Energy storage system: Current studies on batteries and power condition system, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 82, pp. 3091 – 3109, 2018.

[5] L. Wang, C. Singh, Multicriteria Design of Hybrid Power Generation Systems Based on a Modified Particle Swarm Optimization Algorithm, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, vol. 24, pp. 163 – 172, 2009.

[6] O. Akgul, N. Mac Dowell, L. G. Papageorgiou, N. Shah, A mixed integer nonlinear programming (MINLP) supply chain optimization framework for carbon negative electricity generation using biomass to energy with CCS (BECCS) in the UK, International Journal of Greenhouse Gas Control, vol. 28, pp. 189 – 202, 2014.

[7] S. Y. Balaman, H. Selim, A fuzzy multiobjective linear programming model for design and management of anaerobic digestion-based bioenergy supply chains, Energy, vol. 74, pp. 928 – 940, 2014.

[8] C. Cambero, T. Sowlati, incorporating social benefits in multi-objective optimization of forestbased bioenergy and biofuel supply chains, Applied Energy, vol. 178, pp. 721 – 735, 2016.

[9] M. Pérez-Fortes, J. M. Laínez-Aguirre, P. Arranz-Piera, E. Velo, L. Puigjaner, Design of regional and sustainable bio-based networks for electricity generation using a multi-objective MILP approach, Energy, vol. 44, pp. 79 – 95, 2012.

[10] J. Ren, D. An, H. Liang, L. Dong, Z. Gao, Y. Geng, Q. Zhu, S. Song, W. Zhao, Life cycle energy and CO2 emission optimization for biofuel supply chain planning under uncertainties, Energy, vol. 103, pp. 151 – 166, 2016.

[11] N. Shabani, S. Sowlati, M. Ouhimmou, M. Ronnqvist, Tactical supply chain planning for a forest biomass power plant under supply uncertainty, Energy, vol. 78, pp. 346 – 355, 2014.

[12] F. d’Amore, F. Bezzo, Strategic optimization of biomass-based energy supply chains for sustainable mobility, Computer and Chemical Engineering, vol. 87, pp. 68 – 81, 2016.

[13] M. Zamarripa, J. C. Vasquez, J. M. Guerrero, M. Graells, Detailed Operation Scheduling and Control for Renewable Energy Powered Microgrids, 21st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, 2011.

[14] E. Zondervan, I.E. Grossmann, A.B. de Haan, Energy optimization in the process industries: Unit Commitment at systems level, 20st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, 2010.

[15] M. Carrión, J. M. Arroyo, A Computationally Efficient Mixed-Integer Linear Formulation for the Thermal Unit Commitment Problem, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, vol. 21, pp. 1371 – 1378, 2006.

[16] S. Y. Balaman, H. Selim, A network design model for biomass to energy supply chains with anaerobic digestion systems, Applied Energy, vol. 130, pp. 289 – 304, 2014.

[17] T. Niknam, A. Khodaei, F. Fallahi, A new decomposition approach for the thermal unit commitment problem, Applied Energy, vol. 86, pp. 1668 – 1674, 2009.