تحلیل فنی اقتصادی سامانۀ هیبریدی به‌صورت جدا از شبکۀ انرژی بادی و پیل سوختی: مطالعۀ موردی منطقۀ کوهین قزوین

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت

چکیده

کاهش منابع انرژی‌های فسیلی و افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای روز‌به‌روز نیاز به منابع پاک و تجدیدپذیر انرژی را بیشتر می‌کند. یکی از منابع انرژی‌های تجدیدپذیر انرژی بادی است که در سال‌های اخیر همواره در حال توسعه بوده است. نیروگاه‌های بادی گاهی در ساعات پیک مصرف جوابگو نیستند، لذا یک سامانۀ ذخیره‌سازی توان و پشتیبان برای این نیروگاه‌ها ضروری به‌نظر می‌رسد. در این پژوهش تلاش شده است تا یک سامانۀ هیبریدی برای اتصال به نیروگاه بادی متشکل از تولید هیدروژن و پیل سوختی، به‌منظور تأمین توان قابل اطمینان و همچنین تولید محصولات جانبی باارزش ارائه گردد. در این مقاله، مطالعۀ موردی برای سامانۀ موردنظر در منطقۀ کوهین انجام شده است. بهینه‌سازی فنی و اقتصادی سامانۀ فوق حاکی از آن است که در بهترین طرح (متشکل از 3 توربین بادی)، میزان توان تولیدی سالانۀ سامانۀ هیبریدی 1795 مگاوات ساعت خواهد بود که از این مقدار 12% سهم پیل سوختی است. نتایج نشان داد که سامانۀ هیبریدی باعث افزایش 8/2 درصدی ضریب ظرفیت نیروگاه بادی می‌گردد. هزینۀ انرژی محاسبه‌شده برای سامانۀ هیبریدی 76 سنت و ارزش فعلی سرمایه 5،235،066 دلار خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


[1] Hasan N. S., Hassan M. Y., Majid M. S., and Rahman H. A., "Review of Storage Schemes for Wind Energy Systems," Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 21, pp. 237-247, 2013. [2] Dalton G., Lockington D., and Baldock T., "Feasibility Analysis of Stand-Alone Renewable Energy Supply Options for a Large Hotel," Renewable energy, Vol. 33, pp. 1475-1490, 2008. [3] Corsini A., Rispoli F., Gamberale M., and Tortora E., "Assessment of H 2-and H 2 O-Based Renewable Energy-Buffering Systems in Minor Islands," Renewable Energy, Vol. 34, pp. 279-288, 2009. [4] Spyrou I. D. and Anagnostopoulos J. S., "Design Study of a Stand-Alone Desalination System Powered by Renewable Energy Sources and a Pumped Storage Unit," Desalination, Vol. 257, pp. 137-149, 2010. [5] Bajpai P. and Dash V., "Hybrid Renewable Energy Systems for Power Generation in Stand-Alone Applications: A Review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, pp. 2926-2939, 2012. [6] Praene J. P., David M., Sinama F., Morau D., and Marc O., "Renewable Energy: Progressing Towards a Net Zero Energy Island, the Case of Re:::union::: Island," Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, pp. 426-442, 2012. [7] Kumar R., Gupta R., and Bansal A. K., "Economic Analysis and Power Management of a Stand-Alone Wind/Photovoltaic Hybrid Energy System Using Biogeography Based Optimization Algorithm," Swarm and Evolutionary Computation, Vol. 8, pp. 33-43, 2013. [8] Mohamed E. S. and Papadakis G., "Design, Simulation and Economic Analysis of a Stand-Alone Reverse Osmosis Desalination Unit Powered by Wind Turbines and Photovoltaics," Desalination, Vol. 164, pp. 87-97, 2004. [9] Kazim A., "Economical and Environmental Assessments of Proton Exchange Membrane Fuel Cells in Public Buildings," Energy conversion and management, Vol. 42, pp. 763-772, 2001. [10] Zoulias E. and Lymberopoulos N., "Techno-Economic Analysis of the Integration of Hydrogen Energy Technologies in Renewable Energy-Based Stand-Alone Power Systems," Renewable Energy, Vol. 32, pp. 680-696, 2007. [11] Diaf S., Belhamel M., Haddadi M., and Louche A., "Technical and Economic Assessment of Hybrid Photovoltaic/Wind System with Battery Storage in Corsica Island," Energy Policy, Vol. 36, pp. 743-754, 2008. [12] Liu H.-Y. and Wu S.-D., "An Assessment on the Planning and Construction of an Island Renewable Energy System–a Case Study of Kinmen Island," Renewable Energy, Vol. 35, pp. 2723-2731, 2010. [13] Silva S., Severino M., and De Oliveira M., "A Stand-Alone Hybrid Photovoltaic, Fuel Cell and Battery System: A Case Study of Tocantins, Brazil," Renewable energy, Vol. 57, pp. 384-389, 2013. [14] Bezmalinović D., Barbir F., and Tolj I., "Techno-Economic Analysis of Pem Fuel Cells Role in Photovoltaic-Based Systems for the Remote Base Stations," International journal of hydrogen energy, Vol. 38, pp. 417-425, 2013. [15] Kalinci Y., Hepbasli A., and Dincer I., "Techno-Economic Analysis of a Stand-Alone Hybrid Renewable Energy System with Hydrogen Production and Storage Options," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 40, pp. 7652-7664, 2015. [16] Barati H. and Aminzadeh H., "Load Power and Frequency Control Based on Modified Droop Method in Hybrid Systems-Wind Turbine/ Photovoltaic/ Fuel Cell in Autonomous Stand-Alone Micro-Grids," Energy: Engineering & Managment, Vol. 6, pp. 28-39, 2016. [17] Roshandel r., ahmadi s., and rezaie mirghaed m., "Modeling of a Combined Wind Turbine-Fuel Cell Hybrid Power System and Contribution of Fuel Cell Electrical Supply Demand in Case Study," Energy: Engineering & Managment, Vol. 2, pp. 12-19, 2012. [18]Duffy A., Rogers M., and Ayompe L., Renewable Energy and Energy Efficiency: Assessment of Projects and Policies: Wiley, 2015. [19] «سرشماری عمومی نفوس و مسکن ایران»، مرکز آمار ایران 1395. [20] «آمار سالانه شبکه توزیع برق»، شرکت توزیع برق استان قزوین 1395. [21] Avadikyan A., Cohendet P., and Héraud J. A., The Economic Dynamics of Fuel Cell Technologies: Springer Berlin Heidelberg, 2012. [22] Engineering N. A., Council N. R., Sciences D. E. P., Systems B. E. E., and Use C. A. S. F. H. P., The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs: National Academies Press, 2004. [23] «اسناد کالیبراسیون سنسورهای سرعت‌سنج منطقۀ کوهین»، سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق، 1395. [24] Zahedi A., Amirkhlili S. A., and Ghaffari Nejad A., "Lab Scale Production of Wind Power-Fuel Cell Hybrid Systems by Use of Electrolysis Process and Study of Technical Analysis," Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, pp. 425-432, 2016.