30785

طراحي شبكه زنجيره تأمين انرژي زيستي با قابليت تأمين آب مصرفي در رابطه متقابل آب و انرژي مبتني بر بهينه سازي استوار داده محور

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي صنايع- مهندسي لجستيك و زنجيره تامين

1398

1402/12/8

هادي صاحبي

محمدسعيد جبل عاملي - سيدجواد حسيني نژاد

مهندسي صنايع

امروزه استفاده از سوخت هاي فسيلي به منظور تأمين انرژي امري رايج در همه بخش هاي صنعت، و حمل و نقل است. اين منابع در كنار ماهيت پايان پذيري منجر به آلودگي محيط زيست و در پي آن ايجاد بيماري هاي مختلف در انسان مي گردد. از اين رو كارشناسان حوزه انرژي حركت به سمت انرژي هاي تجديدپذير را اجتناب ناپذير مي دانند. در ميان اين منابع تجديدپذير زيست توده در گستره بيشتري در اختيار بشر است. نكته قابل ذكر آن است كه پياده سازي شبكه توليد سوخت زيستي خود با چالش هاي متعددي همچون، تهديد امنيت غذايي، مصرف منابع آب شيرين، تهديد منابع در دسترس براي نسل آينده، ماهيت غيرقطعي عميق، و عدم اطمينان از تأمين خوراك مواجه است. رساله حاضر با رسيدگي به اين چالش ها سعي در كاراتر كردن شبكه فوق دارد. در اين راستا، با انتخاب دو نوع ماده اوليه غيرخوراكي دانه جاتروفا و ريزجلبك به طراحي شبكه توليد سوخت زيستي پرداخته است كه در آن با پياده سازي يك مرحله پيش فاز با توسعه يك رويكرد تركيبي تصميم گيري چندمعياره به منبع يابي خوراك مي پردازد تا اطمينان از فرآيند تأمين در شبكه نهادينه گردد. در مواجهه با عدم قطعيت شهودي ترجيحات تصميم گيرندگان اين فرمول بندي در يك محيط فازي اجرايي شده است. در مرحله بعد، به توسعه دو مدل بهينه سازي چندهدفه تحت عناوين پايدار و مبتني بر انرژي اقدام شده است كه در مدل پايدار تاكيد بر نيازهاي نسل آينده و در مدل مبتني بر انرژي تاكيد بر رابطه متقابل آب و انرژي است. اگرچه هر دو مدل پيشنهادي براي حفظ منابع آب شيرين و ايجاد رابطه متقابل آب و انرژي از منابع آب فاضلابي بهره مي برند. مطالعه پيش رو براي مواجهه با پارامترهاي غيرقطعي تقاضا در مدل پايدار و نرخ كشت و تغييرات آب وهوايي در مدل مبتني بر انرژي به توسعه دو رويكرد بهينه سازي استوار اقدام كرده است. از آنجايي كه پارامتر تقاضاي مدل پايدار داراي داده هاي تاريخي قابل قبولي است، يك رويكرد استوار مبتني بر داده براي آن تدوين شده است و براي پارامتر نرخ كشت و تغييرات آب و هوايي، در نبود داده¬هاي قابل اتكا، رويكرد بهينه سازي استوار منعطف تدوين گرديده است. مزيت استفاده از اين رويكردها، استواري بالاتر و محافظه-كاري كمتر نسبت به رويكردهاي استوار كلاسيك مي باشد. در پايان، تمام مدلها و روشهاي حل پيشنهادي اين تحقيق با استفاده از مطالعه موردي، مورد ارزيابي قرار مي گيرد و تحليل نتايج عددي صورت مي پذيرد، تا علاوه بر اعتبارسنجي آنها، چندين بينش مديريتي در شبكه توليد سوخت زيستي استخراج و به صنعت انرژي ارائه شود.

1403/02/12

Bioenergy Supply Chain Network Design with Supplying Consumed Water in Water-Energy NEXUS based on Data-Driven Robust Optimization

2/26/2025 12:00:00 AM

Today, the widespread use of fossil fuels for energy across various industries and transportation sectors poses environmental and health risks due to pollution and finite resource availability. Recognizing the inevitability of transitioning towards renewable energy, biomass emerges as a prominent source. However, establishing a biofuel production network faces challenges such as threats to food security, fresh water resource consumption, uncertainties in future resource availability, and deep uncertainty in food supply. This thesis aims to enhance the efficiency of the biofuel production network by addressing these challenges. To achieve this, non-edible raw materials, specifically jatropha seeds and microalgae, are chosen for the design of a biofuel production network. The pre-phase stage incorporates a multi-criteria decision-making hybrid approach for feed sourcing, institutionalizing the supply process in the network. This formulation is implemented in a fuzzy environment, considering the intuitive uncertainty of decision makers' preferences. Two multi-objective optimization models are developed, focusing on sustainability and energy aspects. The sustainable model prioritizes the needs of future generations, while the energy-based model emphasizes the mutual relationship between water and energy. Both models utilize wastewater sources to preserve fresh water resources and establish a mutual relationship between water and energy. Robust optimization approaches are designed to accommodate uncertain demand parameters in the sustainable model and cultivation rate and climate changes in the energy-based model. A data-driven robust optimization approach is developed for the sustainable model, leveraging acceptable historical data for biofuel demand, while a flexible robust optimization approach is created for the energy-based model in the absence of reliable data. These approaches offer higher robustness and reduced conservatism compared to classical robust methods. In conclusion, the proposed models and solution methods undergo a comprehensive numerical study and analysis. The results provide valuable managerial insights for the biofuel production network, contributing to the validation and advancement of the industry's energy solutions.

مديريت زنجيره تأمين , منابع آب فاضلابي , سوخت زيستي , منبع يابي , بهينه سازي استوار , پايداري

Supply Chain Management , Biofuel , Wastwater Resources , Sourcing , robust optimization , sustainability

Hani Gilani

Dr. Hadi Sahebi