• شماره ركورد
    26553
  • پديد آورنده

    مسعود وهاب زاده

  • عنوان
    شبيه‌سازي جامع سامانه انرژي با رويكرد همبست آب، انرژي و غذا
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران-مهندسي آب-مديريت منابع آب
  • سال تحصيل
    1397
  • تاريخ دفاع
    1400/11/28
  • استاد راهنما
    عباس افشار
  • دانشكده
    عمران
  • چكيده
    در اين پايان¬نامه، با توجه به اهميت موضوع همبست، به بسط و توسعه يك مدل شبيه‌ساز براي سامانه انرژي با درنظر گرفتن الزامات رويكرد همبست آب، انرژي و غذا جهت برنامه‌ريزي و تصميم‌گيري در اين سامانه پرداخته شد. مدل شبيه‌سازي سامانه انرژي به دو بخش سمت عرضه و تقاضاي انرژي با در نظر گرفتن پارامترها، متغيرهاي مستقل و همچنين متغيرهاي همبست دسته‌بندي شده و در چارچوب تعامل آنلاين و خود-ايستا بسط و توسعه يافته است. سمت عرضه انرژي مربوط به توليد انرژي از نيروگاه‌ها و سمت تقاضا مربوط به انرژي مورد نياز در سامانه‌هاي آب و غذا است. عملكرد مدل شبيه‌ساز سامانه انرژي با رويكرد همبست بصورت خود-ايستا به اين صورت است كه با دريافت متغيرهاي همبست از سامانه‌هاي آب (نظير تراز خالص مخزن و ميزان آب تخصيص داده شده) و غذا (نظير سطح زيركشت) بصورت سري زمانيِ مقادير فرضي، پاسخ سامانه انرژي ارزيابي مي‌شود. با توسعه مدل اينچنيني براي سامانه‌ انرژي با رويكرد همبست، تصميم‌گيران مي‌توانند سياست‌هاي مربوط به توليد انرژي، آب و توليد محصولات كشاورزي را از ديدگاه انرژي بررسي كنند. حوضه آبريز كارون براي انجام اين تحقيق در دوره آماري 1387-1397 انتخاب شد. براي ارزيابي حالت خود-ايستا در شبيه‌ساز سامانه انرژي سناريوهاي مختلفي براي متغيرهاي همبست دريافتي از سامانه‌هاي آب و غذا در هر دو سمت عرضه و تقاضا تعريف گرديد و پاسخ سامانه انرژي در سناريوهاي مختلف با سناريوي پايه كه نشان‌‌دهنده‌ي وضعيت موجود در دوره آماري 1387-1397 مي‌باشد، مقايسه گرديدند. نتايج تحقيق نشان داد در سمت عرضه انرژي، با افزايش 55 درصدي آب رهاسازي‌شده به نيروگاه برقابي كارون 4 و كاهش 33 درصدي آب تخصيص داده‌شده به نيروگاه بخاري رامين در دوره آماري نامبرده، ميزان انرژي توليدي 5/3 تراوات ساعت نسبت به سناريوي پايه كاهش يافت. همچنين، متوسط ضريب كاركرد نيروگاه‌هاي كارون 4 و رامين بترتيب 8/5 درصد افزايش و 3 درصد كاهش يافت. در ديگر نتايج حاصله از سناريوهاي تعريف‌شده در سمت عرضه انرژي نشان داده شد كه اگر از كل ظرفيت نيروگاه حرارتي زرگان گازي براي توليد انرژي استفاده شود يا از مدار خارج شود تأثير چنداني روي خروجي‌هاي سامانه انرژي در سمت عرضه نخواهد داشت. در سمت تقاضاي انرژي، با دريافت متغيرهاي همبست از سامانه آب و غذا، نتايج حاصل از تحقيق نشان داد كه محصول پياز و سيب‌زميني بترتيب بيشترين انرژي مصرفي را دارند اما آب مصرفي كل ( اعم از آب مصرفي براي آبياري محصولات كشاورزي و آب مصرفي براي توليد انرژي مصرف‌شده در اراضي كشاورزي) محصول پياز بيشتر از سيب‌زميني است (سناريوي الگوي كشت برابر). ميزان آب مصرفي كل محصول پياز و سيب‌زميني بترتيب 03/4 و 58/3 ميليارد مترمكعب است. نتايج حاصل شده از تحقيق نشان داد كه با جايگزين كردن محصول كم‌آب (جو) با محصول پرآب (پياز)، آب مصرفي كل نسبت به سناريوي پايه به ميزان 21 درصد كاهش مي‌يابد. همچنين، با جايگزيني محصول پياز با جو آب مصرفي كل به ميزان 106 درصد افزايش مي‌يابد (سناريوهاي جايگزيني محصول كم‌آب با پرآب و بالعكس). لازم به ذكر است كه با توجه به محدوديت‌هاي موجود، جهت اعتبارسنجي مدل از مقايسه شدت آب مصرفي در نيروگاه‌ها (مشاهداتي و محاسباتي) استفاده شد. نتايج اعتبارسنجي نشان داد كه بعنوان مثال براي نيروگاه بخاري رامين خطاي محاسباتي حدود 3/10 درصد بدست است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/02/31
  • عنوان به انگليسي
    Holistic energy subsystem simulation with Water-Energy-Food nexus
  • تاريخ بهره برداري
    2/17/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    مسعود وهاب زاده حاجي خانلو

  • چكيده به لاتين
    In this dissertation, due to the importance of the nexus issue, a simulation model for the energy subsystem was developed by considering the requirements of the water, energy and food nexus approach for planning and decision. The energy subsystem simulation model is divided into two parts: energy supply and demand side, taking into account parameters, independent variables, as well as nexus variables, and is developed in the framework of online and stand-alone interaction. The energy supply side is related to the production of energy from power plants and the demand side is related to the energy required in water and food subsystems. The performance of the simulated model of the energy subsystem with a stand-alone nexus approach is that by receiving nexus variables from the water subsystem (such as net reservoir head and allocated water amount) and food (such as cultivated area) as a time series of assumed values, the response of the energy subsystem is eva‎luated. By developing such a model for the energy system with a nexus approach, decision-makers can examine policies related to energy production, water and agricultural production from an energy perspective. Karun catchment was selected for this research in the statistical period of 2008-2018. To eva‎luate the stand-alone state in the energy subsystem simulator, different scenarios were defined for the nexus variables received from water and food subsystems in both supply and demand, and the response of the energy subsystem in different scenarios with the baseline scenario, which shows the current situation in the 2008-2018 statistical period. The results showed that on the energy supply side, with a 55% increase in water released to Karun 4 hydropower plant and a 33% decrease in water allocated to the Ramin thermal power plant in the mentioned statistical period, the amount of energy produced decreased by 3.5 TWh compared to the baseline scenario. . Also, the average operating coefficient of Karun 4 and Ramin power plants increased by 5.8% and decreased by 3%, respectively. Other results from the defined scenarios on the energy supply side showed that if the full capacity of the Zargan gas thermal power plant is used to generate energy or decommissions, it will not have much effect on the energy subsystem outputs on the supply side. On the energy demand side, by receiving nexus variables from the water and food subsystems, the results of the study showed that onion and potato crops have the highest energy consumption, respectively, but total water consumption (including water used for irrigation of agricultural products and water used for production). Energy consumed in agricultural lands (onion crop is more than potatoes (equal cultivation pattern scenario). The total water consumption of onions and potatoes is 4.03 and 3.58 billion cubic meters, respectively. The results of the research showed that by replacing the low water product (barley) with the high water product (onion), the total water consumption will be reduced by 21% compared to the baseline scenario. Also, by replacing the onion crop with barley, the total water consumption will increase by 106% (scenarios of replacing the low-water crop with high-water and vice versa). It should be noted that due to the existing limitations, to validate the model, a comparison of water intensity in power plants (observational and computational) was used. The validation results showed that, for example, for the Ramin heater power plant, the calculation error is about 10.3%.
  • كليدواژه هاي فارسي
    همبست آب، انرژي و غذا , شبيه‌ساز جامع سامانه انرژي , سمت عرضه انرژي , سمت تقاضاي انرژي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Water, energy and, food nexus , Comprehensive energy system simulator , Energy supply side , Energy demand side
  • Author
    Masoud Vahabzadeh
  • SuperVisor
    Abbas Afshar