مدل سازی و بهینه سازی سیستم های انرژی هیبریدی با استفاده از شاخص های فنی-اقتصادی و زیست محیطی

توسعه فناوری های انرژی دارای بازدهی بالا، مطمئن و فاقد آلاینده های زیست محیطی از اهمیت زیادی در راستای توسعه پایدار برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش، بهینه سازی چندهدفه فنی-اقتصادی و زیست محیطی یک سیستم انرژی تجدیدپذیر هیبریدی برای تامین بارهای الکتریکی و حرارتی یک مجموعه مصرف کننده بزرگ انرژی است. توابع هدف در نظر گرفته شده، احتمال عدم تامین برق (شاخص فنی)، هزینه خالص فعلی (شاخص اقتصادی) و انتشار چرخه عمر (شاخص زیست محیطی) هستند و واحدهای سیستم انرژی هیبریدی شامل فتوولتائیک، توربین بادی، برق شبکه، پیل سوختی، الکترولایزر، مخزن هیدروژن، باتری و اینورتر بوده که ظرفیت آن ها متغیرهای تصمیم گیری پروژه است. برای انجام پژوهش، پیکربندی های مختلف سیستم انرژی هیبریدی در نرم افزار HOMER مدل سازی و شبیه سازی شده و با توسعه برنامه ای در نرم افزار MATLAB، طراحی های نامغلوب از میان پیکربندی های شبیه سازی شده پیدا می شود. سپس، سیستم نهایی از میان مجموعه طراحی های بهینه چندهدفه با کمک روش تصمیم گیری چندمعیاره TOPSIS ترکیب شده با روش وزنی انتروپی پیدا می شود. در مجموع، تعداد ۷۰۰ سیستم بهینه چندهدفه شامل ۵۹۲ سیستم متصل به شبکه و ۱۰۸ سیستم مستقل از شبکه با ۴۵ پیکربندی مختلف پیدا شد. مجموعه طراحی های پارتو دربرگیرنده طیف وسیعی از شاخص های فنی-اقتصادی و زیست محیطی بودند؛ به-طوری که محدوده (متوسط) هزینه خالص فعلی، احتمال عدم تامین برق و انتشار چرخه عمر آن ها به ترتیب ۸/۴۳-۲/۱۷ (۵/۲۷) میلیون دلار، ۰-۱۰ (۴/۴) درصد و ۶/۳۵۸-۶/۱۹۶ (۲/۲۷۲) کیلوتن بود. مشاهده شد که سیستم انرژی هیبریدی منتخب با دارا بودن بازدهی فنی در حد سامانه تامین انرژی مرسوم، ۸/۱۳% انتشار چرخه عمر کمتری داشته ولی هزینه خالص فعلی آن ۳/۲۲% بیشتر است.

کلیدواژه ها:

انرژی تجدیدپذیر ، سیستم انرژی هیبریدی ، بهینه سازی چندهدفه ، تحلیل تصمیم گیری چندشاخصه ، توسعه پایدار