عنوان پایان‌نامه
ارائه یک مدل عمومی برای بهره برداری بهینه از تکنولوژی جذب و ذخیره سازی دی اکسید کربن در نیروگاههای برق
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2659;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63708
- تاریخ دفاع
- ۳۰ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- مهناز اصغری خانکندی
- استاد راهنما
- حامد شکوری گنجوی
- چکیده
- تکنولوژی جذب و ذخیرهسازی دی‌اکسیدکربن (CCS) یک تکنولوژی کلیدی برای کاهش تغییرات آب و هوایی می‌باشد. از آنجا که این تکنولوژی تقریباً پرهزینه است، استفاده از دی‌اکسیدکربن جذب شده توسط این سیستم به عنوان یکی از روشهای کاهش هزینه این تکنولوژی مطرح شده است. از اینرو، ذخیرهسازی و استفاده بهینه‌ی دی‌اکسیدکربن جذب شده توسط این تکنولوژی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان‌نامه ابتدا با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی k-means و همچنین الگوریتم فراابتکاری تکامل تفاضلی، الگوریتمی چندگامی برای ایجاد شبکه‌ی کاندیدای انتقال دی‌اکسیدکربن ارائه شده است. در این الگوریتم، ابعاد و اشکال دقیق موانع در مسیر راه انتقال به صورت کاملاً دقیق در نظر گرفته می‌شوند. شبکه‌ی کاندیدای ایجاد شده توسط این الگوریتم قابلیت انتقال انواع حالات دی‌اکسیدکربن (گاز پایه، گاز فشرده و مایع) توسط انواع روشهای انتقال (لوله‌کشی، کامیون و کشتی) را لحاظ نموده است. الگوریتم ارائه شده، به عنوان اولین تلاش جدی در ایجاد شبکه‌ی کاندیدای انتقالی جامع و دقیق در ادبیات موضوع مسئله به نظر می‌رسد. سپس، مدلی قطعی بر پایه‌ی مفاهیم برنامه‌ریزی ریاضی و جریان‌های شبکه برای حل بهینه‌ی مسئله‌ی برنامه‌ریزی احداث و بهره‌برداری از تکنولوژی جذب، انتقال، ذخیرهسازی و استفاده‌ی دی‌اکسیدکربن ارائه شده است. در نظر گرفتن قابلیت افزایش ظرفیت سیستمهای تشکیل‌دهنده‌ی این تکنولوژی در طی افق زمانی در نظر گرفته شده و نیز قابلیت فروش دی‌اکسیدکربن جذب‌شده به صنایع گوناگون، از جمله ویژگیهای منحصربفرد فرمول‌بندی ارائه شده در این پایان‌نامه می‌باشد. سپس، با توجه به امکان‌ناپذیر بودن پیش‌بینی و تخمین دقیق تقاضا و قیمت فروش دی‌اکسیدکربن برای سالهای آینده، با استفاده از رویکرد بهینه‌سازی استوار، فرمول‌بندی مسئله تحت شرایط عدم قطعیت ارائه شده است. نتایج حل دقیق دو مدل قطعی و غیر قطعی (استوار) حاکی از عملکرد صحیح مدلهای ارائه شده هستند. ضمناً نتایج نشان می‌دهند که تصمیمات ایجاد شده توسط حل مدلهای استوار ارائه شده می‌توانند در جذب و جلب اعتماد سرمایه‌گذاران نقش قابل ملاحظه‌ای ایفا کنند. واژه‌های کلیدی: تکنولوژی جذب، انتقال، ذخیرهسازی و استفاده‌ی دی‌اکسیدکربن؛ بهینه سازی استوار؛ برنامه‌ریزی چنددوره‌ای غیرقطعی؛ الگوریتم ایجاد شبکه‌ی کاندیدای انتقال دی‌اکسید کربن
- Abstract
- Carbon capture, and storage (CCS) is a key technology to mitigate climate change. Since this technology is almost costly, utilization of the carbon dioxide captured by the system is proposed as a way to compensate its costs. Thus, attention has increasingly focused on how the captured CO2 can be optimally utilized or stored. First in this thesis, using k-means clustering algorithm and differential evolution algorithm, an algorithm is proposed to generate candidate networks for carbon dioxide transport. In this algorithm, exact dimensions and shapes of barriers to transportation routes are accurately considered. The candidate network that is generated by this algorithm takes into account several potential methods of transportation (pipeline, truck, and ship) for different forms of carbon dioxide (base gas, compressed gas, and liquid). The proposed algorithm seems to be the first serious attempt in the literature to generate a comprehensive and accurate candidate network for carbon dioxide transport. Then, a deterministic model based on the concepts of mathematical programming and network flows is proposed to optimally solve the problem of planning of construction and use of carbon capture, transportation, utilization, and storage (CCUS) technology. Considering the capabilities of increasing capacities of different components of the technology during the time horizon as well as selling carbon dioxide to various industries is one of the unique features of the proposed formulations. Finally, due to the fact that precise prediction or estimation of the demand and the price of carbon dioxide for the future is impossible, a mathematical model based on robust optimization approach is proposed to formulate the problem under uncertainty. The results obtained from solving both the deterministic and the non-deterministic models verify the applicability of the proposed models. Furthermore, the results show that the decisions made by solving robust models can play a significant role in attracting and earning the trusts of investors. Keywords: Carbon Capture, Transportation, Utilization, and Storage; Robust Optimization; Non-deterministic Multi-periodic Planning; Algorithm for Generating Carbon Dioxide Transportation Candidate Network.
