عنوان پایان‌نامه
طراحی و مدلسازی یک مزرعه بادی بر اساس عملکرد و بازده اقتصادی بهینه
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 302186;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76712;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 302186;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76712
- تاریخ دفاع
- ۱۹ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- امین عرفانی
- استاد راهنما
- رقیه قاسم پور
- چکیده
- در سال های اخیر و با پیشرفت همه جانبه این صنعت، فناوری های مختلفی برای بخش های مختلف یک توربین بادی عرضه شده‌است. انتخاب صحیح و بهینه این فناوری ها با توجه به مشخصات آنها و مشخصات محیطی و جغرافیایی بستر احداث مزرعه بادی بسیار ضروری است. پژوهش های مختلفی بر روی مقایسه و مطالعه انواع فناوری های توربین های بادی انجام شده‌است که معمولا به صورت بررسی یک یا چند متغیر خاص در حوزه های محدود انجام می‌شود. در پژوهش حاضر سعی شده‌است تا اصلی ترین متغیرهای تاثیر گذار در انتخاب یک توربین بادی بررسی شوند و مدلی به منظور انتخاب بهینه فناوری، برای نیروگاه های بادی ارائه شود. مدل پیشنهادی در این پروژه کاملا داینامیک می‌باشد و با تغییر مفروضات می‌تواند برای هر پروژه و بستر مورد نظر استفاده شود. توربین های بادی را می‌توان از روش های مختلفی دسته بندی کرد که یکی از اصلی ترین آنها، دسته بندی بر اساس سیستم پیشرانه و ژنراتور آنهاست. در این پژوهش 7 سیستم پیشرانه رایج و یا در حال ورود به بازار انتخاب شده اند و با بررسی تمام متغیرهای فنی، اقتصادی- مانند ریز هزینه های احداث و درآمد های پروژه بر اساس قراردادهای جدید و نرخ مصوب – و متغیرهای محیطی – از قبیل اطلاعات بادسنجی و جریان باد، مسیرها و مسافت دسترسی به سایت - برای مقایسه و انتخاب فناوری برتر، شاخص های اصلی اقتصادی احداث مزارع بادی ارائه شده اند. هفت فناوری مورد بررسی شامل سه توربین با ژنراتور القایی و 3 توربین با ژنراتورهای آهنربا ثابت و همچنین یک توربین قفسه سنجابی ساده به عنوان نسل قبلی توربین ها می باشد. مدل نهایی ارائه شده کاملا تغییرپذیر است و تنها با تغییر مفروضات می توان نتایج یک مقایسه دلخواه را بدست آورد. این مقایسه می تواند بین دو توربین مختلف و یا یک توربین در دو شرایط مختلف باشد. به منظور صحت سنجی مدل و بررسی نحوه کارکرد آن، با استفاده از داده های حقیقی جریان بادی خواف (یک سال با تناوب 10 دقیقه ای)، توربین های گفته شده برای استفاده در یک مزرعه فرضی 50 مگاواتی بادی مقایسه شده اند. نتایج بر اساس شاخص های اقتصادی مانند نرخ بازدهی داخلی، بازگشت سرمایه و ارزش فعلی سرمایه ارائه و مقایسه شده اند. با توجه به شرایط اقتصادی کشور ایران و مشخصات جریان باد و جغرافیایی سایت، نتایج خروجی نشان می‌دهند که استفاده از ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه عادی و بدون جاروبک، به دلیل هزینه اولیه کمتر و ضریب ظرفیت نسبتا خوب آنها، بهترین گزینه برای این مزرعه بادی خواهد بود. با توجه به تورم و ساختمان اقتصادی کوتاه مدت کشور، این پروژه ها بسیار نسبت به هزینه اولیه حساس می باشند و ژنراتورهای القایی نتایج و رفتار بهتری را از خود نشان می دهند. همچنین مشاهده می شود که با توجه به تولید بیشتر ژنراتورهای آهنربا ثابت، مخصوصا محور مستقیم، برای بسترهای اقتصادی که بازگشت سرمایه طولانی تر نیز همچنان مناسب است، استفاده از این توربین ها می تواند در بین دو یا سه انتخاب برتر قرار گیرد.
- Abstract
- Population and energy consumption growth in new century made every nation to have an attempt for larger share for renewable energies in their energy basket. Wind energy as one of the main and maybe cheapest sources of clean energy has serious development in recent years. Many different Technologies are offered for each part of a wind turbine and various wind turbines are used in the world. Optimal selection and wise selection is too important to have an economically and technically efficient wind farm. This selection will be a multi-parameter function. Many variable shall be calculated and studied. These variable are related to turbine technical specifications, economical situations, wind resources and geographical parameters of the wind farm site. Many studies have been done about wind turbine and comparison between different types, but most of them just analyzed one or two parameters and isolated from the site parameter. This study is based on multi-parameter survey to have the best and optimal decision making algorithm for technology selection. Different technical and economical variables of wind turbine are analyzed and also wind and site parameters are also gathered and used for the final analyses. The final Model is a dynamic model and can be adjusted for any wind farm, anywhere. Wind turbine can be classified by different indicators. One of the main categories are based on derive train and generator technologies. In this study, seven main technologies are studied and a discussion making model is obtained to help to have the best choice based on turbines and sites technical, economical and geographical parameters. Main economical indexes such as IRR and NPV of wind farm are reported for each technology as the result of model. As a case study and for the validation of model, a wind farm in Khaf region is modeled based on one year complete wind data and the results are reported. According to Iran financial and economical situation, BDFIG and DFIG turbines have the best results. Low initial needed investment and proper efficiency and capacity factor makes this turbine as the best choice for Iran. Keywords: Renewable Energy, Wind Energy, Turbine Technologies, Wind farm Modelling
