بهینه سازی پرتفوی تاب آوری محور تعمیر و نگهداری پیش بینانه و جایگزینی باتری های پایان عمر در نیروگاه های خورشیدی تحت شرایط عدم قطعیت

زمینه و مسئله: نیروگاه های خورشیدی به عنوان یکی از ارکان اصلی تولید انرژی تجدیدپذیر، با چالش جدی مدیریت عمر باتری های ذخیره ساز مواجه هستند. باتری ها به مرور زمان ظرفیت خود را از دست می دهند و تصمیم گیری بهینه درباره زمان تعمیر و نگهداری پیش بینانه یا جایگزینی آن ها تحت تاثیر عدم قطعیت های متعدد از جمله نوسانات قیمت انرژی، الگوی مصرف، و نرخ تخریب باتری، مسئله ای پیچیده است. هدف: این پژوهش با هدف ارائه یک مدل بهینه سازی پرتفوی تاب آوری محور برای تعمیر و نگهداری پیش بینانه و جایگزینی باتری های پایان عمر در نیروگاه های خورشیدی تحت شرایط عدم قطعیت انجام شده است. روش: پژوهش حاضر از رویکرد آمیخته کمی-شبیه سازی استفاده می کند. مدل پیشنهادی بر اساس تئوری پرتفوی مدرن و رویکرد بهینه سازی استوار سناریو محور طراحی شده است. داده های مورد نیاز شامل اطلاعات عملکردی پنجاه باتری لیتیوم-یون در حال بهره برداری در سه نیروگاه خورشیدی طی یک دوره دوازده ماهه بود. برای شبیه سازی سناریوهای عدم قطعیت از روش مونت کارلو با ده هزار تکرار استفاده شد. حل مدل بهینه سازی با استفاده از الگوریتم فراابتکاری ترکیبی انجام گرفت. یافته ها: مدل پیشنهادی توانست در مقایسه با رویکردهای تعمیر و نگهداری سنتی، هزینه های عملیاتی را بیست و سه درصد کاهش، طول عمر موثر باتری ها را هجده درصد افزایش، و شاخص تاب آوری سیستم را در برابر شوک های قیمتی و کاهش تولید سی و هفت درصد بهبود بخشد. همچنین نشان داده شد که استراتژی بهینه به جای جایگزینی همزمان تمام باتری ها، به سمت جایگزینی تدریجی و مبتنی بر وضعیت سلامت هر باتری گرایش دارد. یافته مهم دیگر آن است که پنجره زمانی بهینه برای تصمیم گیری تعمیر و نگهداری، در شرایط عدم قطعیت بالا، بین هشت تا چهارده روز قبل از افت عملکرد پیش بینی شده است. نتیجه گیری: مدل ارائه شده می تواند به عنوان ابزاری کارآمد برای مدیران نیروگاه های خورشیدی در جهت کاهش هزینه ها، افزایش قابلیت اطمینان و بهبود تاب آوری سیستم ذخیره سازی انرژی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی پرتفوی ، تعمیر و نگهداری پیش بینانه ، باتری های پایان عمر ، نیروگاه خورشیدی ، عدم قطعیت ، تاب آوری