شماره ركورد
32995
پديد آورنده
محمدباقر ياسمي
عنوان
ارزيابي و بهينه سازي فني _ اقتصادي منابع انرژي تجديد پذير براي توليد انرژي در يك شهرك صنعتي با در نظر گرفتن قابليت اطمينان شبكه
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1403/11/06
استاد راهنما
دكتر ابوالفضل احمدي
استاد مشاور
دكتر ابوالفضل احمدي
دانشكده
فناوري هاي نوين
چكيده
با افزايش روزافزون جمعيت و گسترش مناطق صنعتي و شهري، نياز به انرژي برق بيش از پيش احساس ميشود. اين در حالي است كه استفاده از سوختهاي فسيلي براي توليد انرژي، منجر به تشديد آلودگيهاي زيستمحيطي و تغييرات اقليمي ميشود. در اين پژوهش، امكانسنجي فني- اقتصادي استفاده از سيستمهاي تركيبي (هيبريدي) انرژيهاي تجديدپذير شامل انرژي خورشيدي، انرژي بادي و ذخيرهساز باتري، جهت تأمين بار خارج از شبكه در دو بخش صنعتي و مسكوني، مورد مطالعه قرار گرفته است. بار مصرفي بخش صنعتي kWh/d800 با پيك مصرفkW 12/70 و بار مصرفي بخش مسكوني kWh/d100 با پيك مصرف kW 24/21 در نظر گرفته شد.
به منظور طراحي و ارزيابي سيستم بهينه، نرمافزارهاي HOMER Pro و MATLAB مورد استفاده قرار گرفتند. در نرمافزار HOMER Pro، سيستم تركيبي شامل پنل خورشيدي، توربين بادي و باتري با كمينهسازي هزينه خالص فعلي (NPC) و هزينه انرژي سطحي (LCOE) شبيهسازي شد. نتايج نشان داد كه توليد انرژي سالانه سيستم از طريق پنل خورشيدي kWh/yr 657/363 معادل 5/54 درصد و توربين بادي kWh/yr 069/304 معادل 5/45 درصد ميباشد.
همچنين كل بار مصرفي سالانه برابرkWh/yr 242/328 بود و سيستم توانست بهطور كامل نياز بار را تأمين كند. هزينه خالص فعلي سيستم 525/348/1 دلار و هزينه انرژي به ازاي هر كيلووات ساعت 3178/0 دلار محاسبه شد.
در ادامه، بهينهسازي سيستم با استفاده از نرمافزار MATLAB صورت گرفت و ظرفيت بهينه اجزاي سيستم شامل kW 648/732 پنل خورشيدي، 23-e 3105/5 توربين بادي (عملاً صفر) و kWh 500 ذخيرهساز باتري به دست آمد. هزينه خالص فعلي (NPC) سيستم در اين حالت برابر 98/513/900 دلار محاسبه شد.
مقايسه نتايج بهدستآمده از دو نرمافزار نشان ميدهد كه به دليل شرايط اقليمي منطقه، سهم انرژي خورشيدي در تأمين بار بسيار بيشتر از انرژي بادي است و سيستم طراحيشده با هزينه بهينه قادر به تأمين پايدار انرژي مورد نياز ميباشد. اين نتايج حاكي از آن است كه سرمايهگذاري در سيستمهاي خورشيدي به دليل فراواني تابش خورشيدي و كاهش هزينههاي اوليه، از منظر اقتصادي و زيستمحيطي مقرون بهصرفهتر خواهد بود. همچنين، استفاده از ذخيرهسازهاي انرژي مانند باتريها نقش مهمي در افزايش قابليت اطمينان سيستمهاي تركيبي دارد و ميتواند به بهبود پايداري شبكههاي كوچك خارج از شبكه كمك كند. بهطور كلي، اين مطالعه راهكار عملي و قابلاجرا براي توسعه سيستمهاي هيبريدي انرژيهاي تجديدپذير در مناطق مشابه را ارائه ميدهد و ميتواند بهعنوان مرجع مناسبي براي سياستگذاران و سرمايهگذاران در بخش انرژي تجديدپذير مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/11/15
عنوان به انگليسي
Technical-economic evaluation and optimization of renewable energy sources for energy production in an industrial town with regard to grid reliability
تاريخ بهره برداري
1/25/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدباقر ياسمي
چكيده به لاتين
With the rapid increase in population and the expansion of industrial and urban areas, the demand for electricity has grown significantly. However, reliance on fossil fuels for energy production has exacerbated environmental pollution and climate change. This study investigates the techno-economic feasibility of hybrid renewable energy systems, including solar PV, wind energy, and battery storage, to supply off-grid industrial and residential loads. The industrial sector’s daily load was considered 800 kWh/d with a peak demand of 70.12 kW, and the residential sector’s daily load was 100 kWh/d with a peak demand of 21.24 kW.
To design and evaluate the optimal system, HOMER Pro and MATLAB software were employed. In HOMER Pro, the hybrid system configuration consisting of solar panels, wind turbines, and batteries was simulated with the objective of minimizing the net present cost (NPC) and levelized cost of energy (LCOE). The results showed that annual energy production was 363,657 kWh/yr (54.5%) from solar panels and 304,069 kWh/yr (45.5%) from wind turbines. The total annual energy consumption was 328,242 kWh/yr, and the system fully met the required energy demand. The net present cost (NPC) of the system was $1,348,525, and the levelized cost of energy (LCOE) was calculated as $0.3178/kWh.
Subsequently, system optimization was conducted using MATLAB, which resulted in the optimal component capacities of 732.648 kW for solar PV, 5.3105e-23 kW for wind turbines (essentially zero), and 500 kWh for battery storage. In this case, the net present cost (NPC) of the system was reduced to $900,513.98.
The comparison of results from the two software tools reveals that, due to the climatic conditions of the region, solar energy plays a significantly greater role in meeting the energy demand compared to wind energy. The designed system, with optimal costs, successfully provides reliable energy supply. These results demonstrate that investing in solar energy systems is more economically and environmentally viable, owing to abundant solar irradiation and lower initial costs. Additionally, the incorporation of energy storage systems, such as batteries, significantly enhances the reliability and stability of hybrid systems, particularly for off-grid microgrids. Overall, this study provides a practical and feasible approach for the development of hybrid renewable energy systems in similar regions and serves as a valuable reference for policymakers and investors in the renewable energy sector.
كليدواژه هاي فارسي
انرژي تجديدپذير , سيستم هيبريدي , بهينهسازي فني - اقتصادي , انرژي خورشيدي , انرژي بادي , ذخيرهساز باتري
كليدواژه هاي لاتين
Renewable Energy , Hybrid System , Techno-Economic Optimization , Solar Energy , Wind Energy , Battery Storage , HOMER Pro
Author
mohammad bagher yasami
SuperVisor
Dr Abolfazl Ahmadi