23901

طراحي و بهينه‌سازي فني اقتصادي سامانه تركيبي خورشيدي-بادي-باتري براي يك ساختمان آموزشي

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم‌هاي انرژي

97

1400/3/12

دكتر روح اله احمدي

فناوري هاي نوين

هدف از نگارش اين پايان‌نامه، يافتن حالت بهينه يك سيستم تركيبي خورشيدي-بادي-باتري مي‌باشد. همچنين جهت بررسي و مقايسه جامع فني-اقتصادي-محيط‌زيستي سيستم ذخيره باتري با سيستم هيدروژني، يك سيستم هيبريدي خورشيدي-بادي-هيدروژني طراحي و به روش قبلي، بهينه‌سازي مي‌گردد. با توجه به آلودگي‌هاي ناشي از مصرف سوخت‌هاي فسيلي و اثرات مخرب اين آلاينده‌ها بر انسان و محيط‌زيست و نيز كاهش ذخاير اين منابع، امروزه تمايل به استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير در تامين نيازهاي انرژي افزايش يافته است. ايران نيز به عنوان يك كشور در حال توسعه، به دلايلي همچون رشد جمعيت، روند رو به رشد مصرف انرژي، آلودگي و داشتن منابع غني انرژي تجديدپذير، ملزم به استفاده از انرژي‌هاي پاك مي‌باشد. بنابراين، در اين پايان‌نامه، يك سامانه‌ي تركيبي خورشيدي-بادي-باتري متصل به شبكه براي يك ساختمان آموزشي طراحي و بهينه‌سازي مربوط به آن در نرم‌افزار متلب و با استفاده الگوريتم ژنتيك انجام مي‌شود. هدف اصلي در اين بهينه‌سازي حداقل نمودن هزينه سالانه كل مربوط به انرژي براي اين دانشكده است. تعادل بين هزينه‌هاي بالاي توليد برق تجدپذير و پياده‌سازي سيستم تجديدپذير در راستاي مديريت سبز، با اعمال شاخص كسر انرژي تجديدپذير محقق مي‌گردد. در ادامه يك سيستم تركيبي خورشيدي-بادي-پيل سوختي طراحي و به روش قبلي بهينه‌سازي مي‌شود تا نقش دو سيستم ذخيره‌ساز باتري و هيدروژني در سيستم فتوولتاييك-بادي مطالعه شود و يك مقايسه فني-اقتصادي-زيست‌محيطي صورت گيرد. با در نظر گرفتن جريمه‌هاي زيست‌محيطي، اثر اين جريمه‌ها بر جواب‌هاي بهينه مولفه‌ها بررسي مي‌شود. نتايج نشان دادند به دليل هزينه بالاي سيستم‌هاي تجديدپذير و قيمت ارزان برق در ايران، نصب اين‌گونه سيستم‌‌هاي هيبريدي تجديدپذير حتي با اعمال جريمه‌هاي زيست‌محيطي مقرون به صرفه نمي‌باشند. همچنين در صورت نياز به نصب سيستم ذخيره‌ساز در ساختمان به منظور ذخيره برق، بانك باتري كم هزينه‌تر از سيستم پيل‌سوختي مي‌باشد. در پايان با انجام يك تحليل حساسيت جامع نسبت به تمام قيمت‌ها، تعرفه‌ها و هزينه‌ها، حالت‌هاي مختلف بررسي گرديد.

1400/03/30

Design and techno-economic optimization of a solar-wind-battery hybrid system for an educational building

6/2/2022 12:00:00 AM

The purpose of writing this thesis is to find the optimal size of a hybrid solar-wind-battery system. Also, to study and compare the battery storage system with the hydrogen system, a solar-wind-hydrogen hybrid system is designed and optimized in the previous way. Due to the pollution caused by the consumption of fossil fuels and the destructive effects of the pollutants on humans and the environment, as well as the reduction of reserves of these resources, today, the tendency to use renewable energy to meet energy needs has increased. Iran, as a developing country, is required to use clean energy for reasons such as population growth, growing energy consumption, pollution and abundant resources of renewable energy. Therefore, in this thesis, a combined solar-wind-battery system connected to the grid for an educational building is designed and optimized using genetic algorithm in MATLAB software. The main goal of this optimization is to minimize the annual total costs for the faculty. The balance between the high costs of renewable electricity generation and the implementation of the renewable systems is achieved by applying the renewable energy fraction index. Next, a combined solar-wind-fuel cell system is designed and optimized in the previous way to study the role of two battery and hydrogen storage systems in the photovoltaic-wind system and to make a technical-economic-environmental comparison. By considering environmental penalties, the effect of these penalties on the optimal sizes of the components is investigated. The results showed that due to the high cost of renewable systems and cheap electricity in Iran, the installation of such renewable hybrid systems is not cost effective. Also, if you need to install a storage system in the building to store electricity, the battery bank is less expensive than the fuel cell system. Finally, by conducting a comprehensive sensitivity analysis of all prices, tariffs and costs, were examined in different scenarios.

سيستم هيبريدي تجديدپذير , تحليل ديناميكي , بهينه‌سازي , الگوريتم ژنتيك , سيستم‌هاي ذخيره‌ساز

Renewable hybrid system , Dynamic analysis , Optimization , Genetic algorithm , Storage systems