طراحی بهینه سیستم هیبریدی توربین بادی، پنل فتوولتائیک، دیزل ژنراتور و ادغام آن با شبکه توزیع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سیستم های انرژی، دانشکده علوم و فنون. دانشگاه تهران، ،تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 گروه مهندسی سیستم های انرژی، دانشکده فناوری های نوین ، دانشگاه علم و صنعتایران، .تهران، ایران

چکیده
ناتوانی منابع انرژی متعارف در برآورده ساختن کامل تقاضای روزافزون انرژی در دنیای امروز، به اهمیت روزافزون سیستم‌های تولید برق هیبریدی اشاره دارد. امروزه سیستم‌های هیبرید تولید برق که قسمتی از آن‌ها یا تمام منبع‌های آن از منبع‌های انرژی تجدیدپذیر است توجه بسیاری از محققان، دانشمندان و سرمایه‌گذاران را به خود جلب کرده‌است. در این تحقیق، یک سیستم تولید هیبریدی مستقل با چند منبع، با طراحی بهینه را پیشنهاد می‌کند که شامل پنل‌های فتوولتائیک، ژنراتورهای توربین بادی، باتری‌ها و ژنراتور دیزلی است. هدف این پژوهش به حداقل رساندن انتشار کربن دی‌اکسید و هزینه است که در قالب ارزش فعلی خالص سیستم بیان می‌شود. سیستم تولید برق هیبرید طراحی‌شده بیشتر در سیستم توزیع به عنوان یک تولید پراکنده یکپارچه شده‌است. این برای بهبود بهینه عملکرد سیستم توزیع با به حداقل رساندن تلفات کل و انحراف ولتاژ کل سیستم توزیع است. هزینه ترکیبی و انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از انرژی خریداری‌شده از شبکه و انرژی تولید شده توسط تولید پراکنده نیز کاهش می‌یابد. برای این منظور، یک الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات چند هدفه توسعه داده‌شده‌است. الگوریتم‌های بهینه‌سازی پیشنهادی با استفاده از نرم‌افزار متلب برای یک سیستم توزیع استاندارد 33باسه IEEE پیاده‌سازی می‌شوند. مکان و اندازه تولیدهای پراکنده و نوع و تعداد هر منبع مولد سیستم هیبریدی به عنوان متغیرهای تصمیم در نظر گرفته می‌شود و تحلیل‌های اقتصادی در نرم‌افزار هامر انجام می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 
8- مراجع
 
[1]  O. D. T. Odou, R. Bhandari, and R. Adamou, Hybrid off-grid renewable power system for sustainable rural electrification in Benin, Renewable energy, Vol. 145, pp. 1266-1279, 2020.
[2]  S. Y. Abujarad, M. W. Mustafa, and J. J. Jamian, Recent approaches of unit commitment in the presence of intermittent renewable energy resources: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 70, pp. 215-223, 2017.
[3]  E. Saedpanah, R. F. Asrami, A. Sohani, and H. Sayyaadi, Life cycle comparison of potential scenarios to achieve the foremost performance for an off-grid photovoltaic electrification system, Journal of Cleaner Production, Vol. 242, p. 118440, 2020.
[4]  A. Louwen, W. G. Van Sark, A. P. Faaij, and R. E. Schropp, Re-assessment of net energy production and greenhouse gas emissions avoidance after 40 years of photovoltaics development, Nature Communications, Vol. 7, No. 1, pp. 1-9, 2016.
[5] A. Kaabeche, M. Belhamel, and R. Ibtiouen, Sizing optimization of grid-independent hybrid photovoltaic/wind power generation system, Energy, Vol. 36, No. 2, pp. 1214-1222, 2011.
[6]  C. Ghenai, A. Merabet, T. Salameh, and E. C. Pigem, Grid-tied and stand-alone hybrid solar power system for desalination plant, Desalination, Vol. 435, pp. 172-180, 2018.
[7]  A. S. Al-Buraiki and A. Al-Sharafi, Hydrogen production via using excess electric energy of an off-grid hybrid solar/wind system based on a novel performance indicator, Energy Conversion and Management, Vol. 254, p. 115270, 2022.
[8] A. Elouali et al., Physical models for packed bed: Sensible heat storage systems, Journal of Energy Storage, Vol. 23, pp. 69-78, 2019.
[9] H. Mehrjerdi, E. Rakhshani, and A. Iqbal, Substation expansion deferral by multi-objective battery storage scheduling ensuring minimum cost, Journal of energy storage,Vol. 27, p. 101119, 2020.
[10] H. Mehrjerdi and R. Hemmati, Electric vehicle charging station with multilevel charging infrastructure and hybrid solar-battery-diesel generation incorporating comfort of drivers, Journal of Energy Storage, Vol. 26, p. 100924, 2019.
[11] Y. Venumadhav, Performance analysis of PI controller based grid connected renewable energy system, Int Res J Eng Technol (IRJET), Vol. 5, No. 09, 2018.
[12] H. Mehrjerdi and R. Hemmati, Modeling and optimal scheduling of battery energy storage systems in electric power distribution networks, Journal of Cleaner Production, Vol. 234, pp. 810-821, 2019.
[13] T. Kousksou, P. Bruel, A. Jamil, T. El Rhafiki, and Y. Zeraouli, Energy storage: Applications and challenges, Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 120, pp. 59-80, 2014.
[14] H. Mehrjerdi, Modeling and optimization of an island water-energy nexus powered by a hybrid solar-wind renewable system, Energy, Vol. 197, p. 117217, 2020.
[15] K. M. Kotb et al., A fuzzy decision-making model for optimal design of solar, wind, diesel-based RO desalination integrating flow-battery and pumped-hydro storage: Case study in Baltim, Egypt, Energy Conversion and Management, Vol. 235, p. 113962, 2021.
[16] S. A. Memon, D. S. Upadhyay, and R. N. Patel, Optimal configuration of solar and wind-based hybrid renewable energy system with and without energy storage including environmental and social criteria: A case study, Journal of Energy Storage,Vol. 44, p. 103446, 2021.
[17] W. Zhang and A. Maleki, Modeling and optimization of a stand-alone desalination plant powered by solar/wind energies based on back-up systems using a hybrid algorithm, Energy, p. 124341, 2022.
[18] W. Zhang, A. Maleki, and M. A. Nazari, Optimal operation of a hydrogen station using multi-source renewable energy (solar/wind) by a new approach, Journal of Energy Storage, Vol. 53, p. 104983, 2022.
[19] Y. Cao, M. S. Taslimi, S. M. Dastjerdi, P. Ahmadi, and M. Ashjaee, Design, dynamic simulation, and optimal size selection of a hybrid solar/wind and battery-based system for off-grid energy supply, Renewable Energy, Vol. 187, pp. 1082-1099, 2022.
[20] K. Babaremu et al., Overview of Solar–Wind Hybrid Products: Prominent Challenges and Possible Solutions, Energies, Vol. 15, No. 16, p. 6014, 2022.
[21] G. Dalton, D. Lockington, and T. Baldock, Case study feasibility analysis of renewable energy supply options for small to medium-sized tourist accommodations, Renewable Energy, Vol. 34, No. 4, pp. 1134-1144, 2009.
[22] D. Novitasari, S. P. Hadi, and R. Budiarto, Generation Expansion Planning by Considering Climate-Land Use-Energy-Water (CLEW) Nexus, in 2021 International Conference on Technology and Policy in Energy and Electric Power (ICT-PEP), 2021: IEEE, pp. 424-429.
[23] E. Koutroulis, D. Kolokotsa, A. Potirakis, and K. Kalaitzakis, Methodology for optimal sizing of stand-alone photovoltaic/wind-generator systems using genetic algorithms, Solar energy, Vol. 80, No. 9, pp. 1072-1088, 2006.
[24] R. Dufo-López and J. L. Bernal-Agustín, Design and control strategies of PV-Diesel systems using genetic algorithms, Solar energy, vol. 79, no. 1, pp. 33-46, 2005.
[25] A. Singh and S. Parida, Combined optimal placement of solar; wind and fuel cell based DGs using AHP, in World Renewable Energy Congress-Sweden; 8-13 May; 2011; Linköping; Sweden, 2011, no. 057: Linköping University Electronic Press, pp. 3113-3120.
[26] P. Kayal and C. Chanda, Placement of wind and solar based DGs in distribution system for power loss minimization and voltage stability improvement, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 53, pp. 795-809, 2013.

  • تاریخ دریافت 25 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری 22 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 04 دی 1402