برنامه‌ریزی تأمین انرژی گلخانه‌ها با محوریت انرژی‌های تجدیدپذیر در حالت ریزشبکه

نویسندگان

دانشگاه علم وصنعت ایران

چکیده

تغییرات اقلیمی و روند افزایشی جمعیت کشورها، اهمیت توسعۀ گلخانه‌‌ها برای موضوع امنیت غذایی در آینده را بیش از پیش مطرح ساخته است. یکی از مهم‌ترین ملاحظات در تولیدات محصولات گلخانه‌ای، نیاز به مصرف انرژی برای ایجاد شرایط محیطی مناسب گلخانه است. لذا در این پژوهش، مسئلۀ برنامه‌ریزی تأمین انرژی گلخانه‌ها با محوریت انرژی‌های تجدیدپذیر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. بدین منظور ابتدا تعیین میزان بهینۀ به‌کارگیری واحدهای انرژی‌های تجدیدپذیر در کنار واحدهای ذخیره‌ساز انرژی با هدف کاهش هزینه‌ها در حالت ریزشبکه مدل‌سازی می‌شود. در ادامه، مدل عدد صحیح آمیختۀ غیرخطی (MINLP < /span>) ارائه شده، با بهره‌گیری از داده‌های سرعت متوسط باد و میزان تابش ماهیانۀ نور خورشید منطقۀ مکران و درنظرگرفتن ترکیبات مختلف پارامترهای هزینه‌ای، در قالب 16 مسئلۀ مختلف، حل و تحلیل می‌گردد. از جمله مهم‌ترین نتایج به‌دست‌آمده از مسائل فوق، می‌توان به تعیین شرایط مقرون به صرفه بودن به‌کارگیری انرژی خورشیدی اشاره کرد که در صورت حداکثر 2 برابر بودن هزینۀ سرمایه‌گذاری آن نسبت به هزینۀ سرمایه‌گذاری CHP < /span>، توجیه اقتصادی دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهند تأثیر میزان منابع مختلف انرژی تجدیدپذیر در منطقۀ جغرافیایی مورد بررسی در کنار مقادیر هزینه‌های سرمایه‌گذاری و نگهداری تعمیرات، می‌تواند منجر به عدم توجیه فنی-اقتصادی به‌کارگیری همزمان منابع مختلف تجدیدپذیر گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] Ponce, P., Molina, A., Cepeda, P., Lugo, E. and MacCleery, B., Greenhouse Design and Control. CRC Press, 2014. [2] Ganguly, A., Misra, D. and Ghosh, S., "Modeling and Analysis of Solar Photovoltaic-Electrolyzer-Fuel Cell Hybrid Power System Integrated with a Floriculture Greenhouse", Energy and Buildings, Vol. 42, No. 11, pp. 2036-2043, 2010. [3] Bozchalui, M. C., Cañizares, C.A. and Bhattacharya, K., "Optimal Energy Management of Greenhouses in Smart Grids", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 6, No. 2, pp. 827-835, 2014. [4] Bambara, J. and Athienitis, A. K., "Energy and Economic Analysis for the Design of Greenhouses with Semi-Transparent Photovoltaic Cladding", Renewable Energy, Vol. 131, pp. 1274-1287, 2019. [5] Mirahmad, A., Sadrameli, S. M. and Jamekhorshid, A., "A Comprehensive Study on a latent Heat Thermal Energy Storage System and its Feasible Applications in Greenhouses", Iranian Journal of Chemical Engineering, Vol. 13, No. 2, pp. 33-45, 2016. [6] Marucci, A. and Cappuccini, A., "Dynamic Photovoltaic Greenhouse: Energy Balance in Completely Clear Sky Condition during the Hot Period", Energy, Vol. 102, pp. 302-312, 2016. [7] Chen, J., Xu, F., Tan, D., Shen, Z., Zhang, L. and Ai, Q., "A Control Method for Agricultural Greenhouses Heating Based on Computational Fluid Dynamics and Energy Prediction Model", Applied Energy, Vol. 141, pp. 106-118, 2015. [8] Heidari, M. D. and Omid, M., "Energy Use Patterns and Econometric Models of Major Greenhouse Vegetable Productions in Iran", Energy, Vol. 36, No. 1, pp. 220-225, 2011. [9] Mohammadi, A. and Omid, M., "Economical Analysis and Relation between Energy Inputs and Yield of Greenhouse Cucumber Production in Iran", Applied Energy, Vol. 87, No. 1, pp. 191-196, 2010. [10] Taki, M., Abdi, R., Akbarpour, M. and Mobtaker, H. G., "Energy Inputs–Yield Relationship and Sensitivity Analysis for Tomato Greenhouse Production in Iran", Agricultural Engineering International: CIGR Journal, Vol. 15, No. 1, pp. 59-67, 2013. [11] Tringovska, I., Yankova, V., Markova, D. and Mihov, M., "Effect of Companion Plants on Tomato Greenhouse Production", Scientia Horticulturae, Vol. 186, pp. 31-37, 2015. [12] Suganthi, L. and Samuel, A. A., "Energy Models for Demand Forecasting—A Review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, No. 2, pp. 1223-1240, 2012. [13] Chen, J., Yang, J., Zhao, J., Xu, F., Shen, Z. and Zhang, L., "Energy Demand Forecasting of the Greenhouses Using Nonlinear Models Based on Model Optimized Prediction Method", Neurocomputing, Vol. 174, 1087-1100, 2016. [14] Khare, V., Nema, S. and Baredar, P., "Solar–Wind Hybrid Renewable Energy System: A Review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 58, 23-33, 2016. [15] Kumar, A., Sah, B., Singh, A. R., Deng, Y., He, X., Kumar, P. and Bansal, R. C., "A Review of Multi Criteria Decision Making (MCDM) Towards Sustainable Renewable Energy Development", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 69, pp. 596-609, 2017. [16] Pérez-Alonso, J., Pérez-García, M., Pasamontes-Romera, M. and Callejón-Ferre, A. J., "Performance Analysis and Neural Modelling of A Greenhouse Integrated Photovoltaic System", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, No. 7, pp. 4675-4685, 2012. [17] Esen, M. and Yuksel, T., "Experimental Evaluation of Using Various Renewable Energy Sources for Heating A Greenhouse", Energy and Buildings, Vol. 65, pp. 340-351, 2013. [18] Kıyan, M., Bingöl, E., Melikoğlu, M. and Albostan, A., "Modelling and Simulation of a Hybri Solar Heating System for Greenhouse Applications Using Matlab/Simulink", Energy Conversion and Management, Vol. 72, pp. 147-155, 2013. [19] Ronay, K. and Dumitru, C. D., "Hydroponic Greenhouse Energy Supply Based on Renewable Energy Sources", Procedia Technology, Vol. 19, pp. 703-707, 2015. [20] Yildirim, N. and Bilir, L., "Evaluation of a Hybrid System for a Nearly Zero Energy Greenhouse", Energy Conversion and Management, Vol. 148, pp. 1278-1290, 2017. [21] Arabkoohsar, A., Farzaneh-Gord, M., Ghezelbash, R. and Koury, R. N., "Energy Consumption Pattern Modification in Greenhouses by a Hybrid Solar–Geothermal Heating System", Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 39, No. 2, pp. 631-643, 2017. [22] Hussain, A., Choi, I. S., Im, Y. H. and Kim, H. M., "Optimal Operation of Greenhouses in Microgrids Perspective", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 10, No. 3, pp. 3474-3485, 2018. [23] Zhuang, P., Liang, H. and Pomphrey, M., "Stochastic Multi-Timescale Energy Management of Greenhouses with Renewable Energy Sources", IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 10, No. 2, pp. 905-917, 2018. [24] http://irimo.ir/far/wd/2703-دسترسی داده‌های اقلیمی تاریخچه. html, بازدیدشده در 18/11/1397 [25] Rahim, S., Javaid, N., Khan, R. D., Nawaz, N. and Iqbal, M., "A Convex Optimization Based Decentralized Real-Time Energy Management Model with the Optimal Integration of Microgrid in Smart Grid", Journal of Cleaner Production, Vol. 1, No. 236, pp.1176-1188, 2019. [26] Zolfaghari, M., Ghaffarzadeh, N. and Ardakani, A. J., "Optimal Sizing of Battery Energy Storage Systems in Off-Grid Micro Grids Using Convex Optimization", Journal of Energy Storage, Vol. 23, pp.44-56, 2019.