بهینه‌سازی سیستم‌های هیبریدی خورشیدی، بادی، باتری با محرک‌های مختلف (موتور دیزل، موتور گازسوز، توربین گازی)

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 15 تیر 1400  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2021.69250.1011

نویسندگان

آزاده احمدی؛ حسن حاج عبداللهی؛ محمد شفیعی

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، ایران،

چکیده

در این مقاله سیستم هیبریدی خورشیدی-بادی-باتری با در نظر گرفتن سه محرک مختلف شامل موتور دیزل، موتور گازسوز و توربین گازی توسط آنالیز‌های ساعتی در طول یک سال برای شهر کرمان مدل‌سازی و بهینه‌سازی شده است. در این مطالعه از نسبت سوخت برای ارزیابی مصرف سوخت سیستم مورد بررسی نسبت به سیستم های سنتی استفاده شده است. تعداد پنل خورشیدی، تعداد توربین بادی و تعداد باتری و ظرفیت اسمی موتور دیزل، ظرفیت موتور گازسوز و ظرفیت توربین گازی به عنوان متغیر‌های طراحی و نسبت سوخت و هزینه سالیانه به عنوان توابع هدف درنظر گرفته شده‌اند. برای محاسبه مقادیر بهینه متغیر‌های طراحی از الگوریتم چند هدفه NSGA-II استفاده شده است. نتایج بهینه‌سازی نشان دادند که سیستم هیبریدی با محرک دیزل در مقایسه با دو سیستم دیگر در محدوده وسیعی از جبهه پرتو، دارای بیشترین نسبت سوخت و کمترین هزینه است. نسبت سوخت و هزینه سالیانه در نقطه بهینه نهایی برای محرک دیزل 735/0 و 5/185456 ($/year) می‌باشد. تعداد بهینه پنل خورشیدی، توربین بادی و باتری برای سیستم هیبریدی با محرک دیزل به ترتیب 1266، 19 و 822 می‌باشد و همچنین ظرفیت نامی بهینه محرک دیزل 163 کیلو وات است.

کلیدواژه‌ها

پنل فتوولتائیک؛ توربین بادی؛ باتری؛ محرک اصلی؛ هزینه سالیانه؛ نسبت سوخت