عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی توابع اقتصادی و انرژی توربین های بادی کوچک(لنزدار و بدون لنز) مبتنی بر الگوریتم NSGA۲
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 294760;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73916
- تاریخ دفاع
- ۲۸ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- حسین حسینی
- استاد راهنما
- یونس نوراللهی, مرتضی ابراهیمی
- چکیده
- با توجه به نیاز روز افزون بشر به انرژی و در نظر گرفتن اهمیت مسائل زیست محیطی در چند دهه اخیر سعی بر گسترش انرژی های تجدیدپذیر شده است. در بین انرژهای تجدیدپذیر انرژی بادی و فناوری آن با سرعت بیشتری درحال گسترش وتکامل است. ارزیابی های انجام شده در ایران نیز نشان دهنده پتانسیل مناسب در این زمینه بوده است. برای توسعه هر چه بیشتر انرژی بادی در کشور علاوه بر ایجاد نیروگاه های بادی در مقیاس بزرگ، توجه به نیروگاه های پراکنده به کمک توربین های بادی کوچک که مصارفی همچون کشاورزی و خانگی را دارد نیازمند است. در کنار توربین های بادی کوچک رایج، در سال های اخیر توربین های بادی کوچک لنز دار در حال تحقیق و استفاده می باشد. از مزایا این توربین ها میتوان به افزایش توان تولیدی،کاهش سرعت شروع به کار توربین و کاهش آلودگی صوتی اشاره کرد. در این پژوهش سعی بر آن است که با توجه به نقش لنز که در استحصال انرژی توسط توربین نقشی مهمی دارد، به هدف اولیه که ماکزیمم کردن انرژی تولید سالیانه(AEP ) و مینیمم کردن هزینه انرژی (LCOE ) پرداخته شود. برای بهینه سازی چند هدفه از الگوریتم NSGA-II در نرم افزار متلب استفاده شده است. پارامترهای ورودی به تابع هدف انرژی تولید سالیانه سرعت شروع به کار توربین، سرعت توقف توربین، سرعت تولید توان، فاکتور اندازه و فاکتور شکل می باشد. همچنین ورودهای تابع هدف دوم هزینه انرژی به ترتیب توان مکانیکی، هزینه کل اولیه، هزینه عملیاتی سالیانه و هزینه مستقرسازی توربین میباشد. نتایج بدست آمده برای منطقه شهری با شرایط توزیع باد ایده ال نشان میدهد که میزان هزینه انرژی کاهش 53 درصدی و انرژی تولیدی سالیانه افزایش 70 درصدی برای توربین های لنزدار نسبت به حالت بدون لنز می باشد. همچنین برای منطقه کیش و فیروزکوه میزان هزینه انرژی در مدل توربین لنزدار به ترتیب کاهش 56 و 59 درصدی نسبت به مدل توربین بدون لنز را نشان میدهد. از طرفی مقدار انرژی تولیدی سالیانه برای این دو منطقه به ترتیب افزایش 83 و 74 درصدی را بیانگر است. لازم به ذکر است بهینه سازی توربین لنزدار برای اولین بار انجام وکار مشابه در این زمینه انجام نشده است.
- Abstract
- development of wind energy in the country addition to creating large-scale wind power plants, considering to distributed power generation using small wind turbines with application in agriculture and domestic is needed. Conventional small wind turbines and also small wind-lens turbines are developed in recent years. The advantages of this turbines include increase production capacity, reduce cut-in speed and noise pollution. In this study, by adding a lens maximizing annual energy production and minimizing the levelized cost of energy are discussed. The NSGA-II algorithm for multi-objective optimization were applied. Input parameters in the objective function of AEP are cut-in speed, cut-out speed, rated speed, scale factor and shape factor. Also input parameters in the objective function of LCOE are production power, initial capital cost, annual operating expenses and balance of station. Kish and firoozkooh station have been chosen as study area with purpose of suitable wind speed and available wind data. Result indicated that, by installing wind-lens turbine in Kish Island an average decrease of 56 % in LCOE and of 83 % increase in AEP can be seen. Also, in Firoozkooh area an average reduction of 59 % in LCOE and increase of 74 % in AEP for the wind-lens turbine model.
