عنوان پایان‌نامه
پتانسیل یابی و بهینه سازی انرژی های تجدید پذیر برای شبکه هوشمند انرژی (مطالعه موردی: شهرستان مشهد)
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیزاسیون کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78599;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78599;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7206;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7206
- تاریخ دفاع
- ۲۳ آبان ۱۳۹۵
- دانشجو
- سیدحنیف رضا معتمدالشریعتی
- استاد راهنما
- حسین مبلی
- چکیده
- امروزه تأمین انرژی یکی از بزرگترین چالش های کشورهای دنیا است. کاهش ذخایر فسیلی و ایجاد آلودگی های محیطی، از مهم ترین دلایلی است که استفاده و تمایل به انرژی های پاک و تجدیدپذیر را سرعت می بخشد. در این پژوهش نقش انرژی های فتوولتاییک، باد و زیست گاز (فضولات گاوی) در تأمین برق شهرستان مشهد برای 20 سال آینده، مورد بررسی قرار گرفت که بازه زمانی مورد نظر به چهار دوره پنج ساله تقسیم شد. با توجه به میزان تابش، مساحت مناسب در دسترس، شرایط مفروض مشابه نیروگاه بادی بینالود و تعداد رأس گاو موجود در شهرستان، در شرایط فعلی پتانسیل انرژی فتوولتاییک در کل شهرستان (بافت شهری و غیرشهری) معادل 2.649.880 مگاوات ساعت، پتانسیل انرژی باد در حدود 164.096 مگاوات ساعت و پتانسیل انرژی زیست گاز (فضولات گاوی) حدود 5.659 مگاوات ساعت می باشد و کل انرژی قابل استحصال از این سه منبع تجدیدپذیر در حدود 2.819.635 مگاوات ساعت است. برای تخمین انرژی مورد نیاز در 20 سال آینده از روش های سری زمانی، پیش بینی مصرف برق با توجه به جمعیت شهرستان مشهد در سال های آتی، پیش بینی مقدار مصرف با توجه به الگوی مصرف سال های قبل در شهرستان مشهد و پیش بینی مقدار مصرف با استفاده از ضرایب ثابتِ پیشنهاد شده از طرف کارشناسان آمار شرکت توزیع برق، استفاده شد که با توجه به اعداد به دست آمده، روش استفاده از الگوی مصرف سال های قبل با ضریب تبیین 97/7 درصد، برای تعیین مقدار مصرف برق در سال های آتی انتخاب شد. مقدار مورد نیاز برق شهرستان مشهد برای سال های 1399، 1404، 1409 و 1414 به ترتیب 7670264، 9119981، 10677232 و 12342019 مگاوات ساعت، و برای بخش کشاورزی در سال های مورد نظر به ترتیب 690324، 820798، 960951 و 1110782 مگاوات ساعت به دست آمد. هم چنین میزان کاهش آلاینده های محیطی در اثر استفاده و جایگزین کردن انرژی های تجدیدپذیر با سوخت فسیلی برای تولید برق، محاسبه شد و کاهش هزینه های اجتماعی در این جایگزینی نیز محاسبه شدند. برای تعیین مقدار بهینه هر کدام از انرژی های مورد نظر در تأمین برق، از پیمانه هزینه های تولید استفاده شد و مسایل اقتصادی مورد سنجش واقع گردید. بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیگ و الگوریتم ازدحام (انبوه) ذرات در محیط نرم افزار متلب (MATLAB R2014a) انجام شد. پس از بهینه سازی هزینه مقدار انرژی های قابل استحصال از طریق الگوریتم ژنتیک، مجموع انرژی در حالت بهینه برای سال های 1399، 1404 و 1409 شمسی، حدود 453.185 مگاوات ساعت و برای سال 1414 شمسی حدود 453.189 مگاوات ساعت به دست آمد. در بهینه سازی با الگوریتم ازدحام ذرات، مقدار مجموع تولید انرژی برای سال های 1399، 1404، 1409 و 1414 به ترتیب در حدود 432023، 440015، 433603 و 416106 مگاوات ساعت محاسبه شد. هم چنین برای بخش کشاورزی، با بهینه سازی خطی میزان هزینه های تولید، مقدار هر انرژی در حالت بهینه ی اقتصادی برای سال های مورد نظر محاسبه گردید.
- Abstract
- Todays, supplying energy is one of the greatest challenges in the world. Decreasing fossil fuels and environmental pollution are the most important reasons which cause increase usage of clean and renewable energies. In this research, the role of photovoltaic, wind and biogas (cattle garbage) in supplying electric power in Mashhad in 20 years later has been studied, in which the time dominance has been divided into four 5-years periods of time. Based on amount of solar radiation, suitable available land, assumption situation of Binalood wind power powerhouse and number of cattle available in Mashhad, photovoltaic potential energy in Mashhad was 2649880 MWh, wind power potential was about 164096 MWh and that of for biogas was 5659 MWh; that total energy supply from these three sources of renewable energy would be 2819635 MWh. For estimating the energy demand in 20 years, the chosen methods were time series estimating methods, estimating demand according to Mashhad population in future years, estimating demand according to electricity using pattern of previous years for Mashhad and estimating with the use of constant coefficient proposed by statistical employee in distribute electricity bureau of Mashhad; and according to results the method estimating demand according to electricity using pattern of previous years with the 97.7% coefficient of determination was chosen for demand estimation in future years. Electricity demand for Mashhad for the years 1399, 1404, 1409 and 1414 Hijri-Shamsi, were 7670264, 9119981, 10677232 and 12342019 MWh, respectively; and in the agricultural section it was 690324, 820798, 960951 and 1110782 MWh, respectively. Also decreasing of environment pollutions caused by switching the use of renewable energies with fossil fuel in order to generate electricity, was calculated and decreasing of social penalties were calculated too. For determine optimized amount of the energies in this survey for electricity supply, generation costs were used and
