16490

16490

توسعه يك مدل هيدرولوژيكي – اقتصادي براي طراحي بهينه پروژه‌هاي برقابي

كارشناسي ارشد

عمران - آب

فروردين ماه 1395

دكتر حسين عليزاده

عمران

چكيده در كشورهايي كه پتانسيل اجراي پروژه‌هاي برقابي در آن‌ها وجود دارد، گزينه‌ي توليد برقابي به عنوان يك روش توليد انرژي پاك از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در بررسي‌هاي مربوط به يك پروژه برقابي بايد به اين نكته توجه شود كه آيا پروژه‌ (با توجه به مقدار زياد سرمايه‌گذاري) از نظر اقتصادي توجيه‌پذير است يا خير و در صورت توجيه‌پذير بودن، متغيرهاي اصلي طراحي مسئله چه باشند؟ با اين انگيزه در اين تحقيق به توسعه يك مدل شبيه‌سازي – بهينه‌سازي براي طراحي بهينه‌ي اقتصادي پروژه‌هاي برقابي پرداخته شده است. مدل شبيه‌سازي توسعه يافته شامل دو ماجول شبيه‌سازي هيدروانرژي و ماجول اقتصادي ميباشد. در توسعه ماجول شبيه‌سازي انرژي برقابي از نرم‌افزار WEAP استفاده شده است. علي‌رغم توانايي‌هاي فراوان، شبيه‌سازي توليد انرژي برقابي در اين نرم افزار داراي نقايص قابل توجه است. در اين راستا از ماجول محاسبات برقابي با روش رونديابي متوالي جريان، كه در محيط Scripting درون محيطWEAP ، توسعه يافته، استفاده شده است (عليزاده، 1394). سپس كارايي محاسباتي اين مدل با استفاده از برخي آزمونهاي عددي مورد تحليل قرار گرفته است. در توسعه ماجول اقتصادي از روش‌هاي معمول تحليل اقتصادي پروژه‌هاي برقابي يعني روش قيمت بازاري برق و روش نيروگاه حرارتي جايگزين استفاده شده است. همچنين به هزينه‌هاي خارجي ناشي از توليد انرژي و منافع حاصل از مشاركت در مكانيزم توسعه پاك، و اثر آن‌ها در تحليل اقتصادي پروژه‌هاي برقابي پرداخته شده است. مدل هيدروانرژي – اقتصادي توسعه يافته با الگوريتم PSO تركيب شده است و مدل شبيه‌سازي - بهينه‌سازي با تابع هدف اقتصادي توسعه يافته و از اين مدل براي طراحي بهينه سد و نيروگاه كارون 2 استفاده شده است. رقوم نرمال و حداقل بهره‌برداري، ظرفيت نصب و ضريب كاركرد به عنوان متغيرهاي تصميم مسئله انتخاب شده اند. در طراحي بهينه مبتني بر روش قيمت بازاري مقدار بهينه رقوم نرمال و حداقل بهره‌برداري برابر 672، 668 متر از سطح دريا و ظرفيت نصب و ضريب كاركرد به ترتيب 310 و 19/0 محاسبه گرديد. با افزايش درآمد حاصل از مكانيزم توسعه پاك مقدار انرژي توليدي در حدود 4 درصد افزايش و مقدار تابع هدف بهبود قابل توجه يافته است. در طراحي مبتني بر روش نيروگاه حرارتي جايگزين مقدار بهينه رقوم نرمال و حداقل بهره‌برداري برابر 672، 668 متر از سطح دريا و ظرفيت نصب و ضريب كاركرد به ترتيب 499 و 15/0 محاسبه گرديد. واژه‌هاي كليدي: تحليل اقتصادي، انرژي برقابي، شبيه‌سازي هيدروانرژي-اقتصادي، الگوريتم PSO، نيروگاه برقابي كارون 2، طراحي بهينه

1395/11/13

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In countries with hydropower generation potential, hydropower as a Renewable energy has great importance. Nevertheless due to the huge investment on hydropower projects, economic feasibility an​d main designed parameters of hydro projects are extremely important. in this study a simulation – optimization model has been developed. Simulation model consists of hydro energy module an​d economic module. In developing hydro energy module, WEAP software has been used. In spite of powerful capabilities, there are some limitations for hydropower systems modeling in WEAP. To improve these capabilities some scripts in the scripting environment of WEAP have been written to enable it in hydropower simulation based on the traditional sequential streamflow routing (SSR) methodology. then computation efficiency of the developed model has been eva​luated by some numerical tests. For developing economic module, electricity market price an​d alternative thermal plant has been used as standard method to estimate hydropower benefit. also external costs of electricity generation an​d clean development mechanism an​d effect of them on hydropower projects economic analysis has been discussed. Subsequently hydro energy – economic model has been itergrated with particle swarm optimization algorithm, an​d the developed optimization-simulation approach has been used to solve the problem of optimal design of karun 2 project. In optimal design based on market price method NWL an​d MOL respectively 672 an​d 668 masl , installed capacity 310 an​d plant factor 0.19 are calculated. by adding CDM income, generated energy an​d net benefit are improved. In optimal design based on alternative thermal method NWL 672 masl, MOL 668 masl , installed capacity 499 an​d plant factor 0.15 are calculated. Keywords: Hydropower plants, Hydro economic simulation, PSO algorithm, Optimal design, Karun2 hydropower, WEAP.