تعیین الگوریتم بهینه پنل اولویت‌بندی جایگاه سوخت‌رسانی CNG بمنظور کاهش هزینه انرژی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

دوره 32، شماره 2 - شماره پیاپی 24، 1400، صفحه 201-216   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2021.72060.1052

نویسندگان

مرتضی سعادت طرقی^{* 1}؛ جواد خادم²؛ محمود فرزانه گرد³

¹دانشکده مکانیک- مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین- اسفراین- ایران

²مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند.

³استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

فرآیند پر شدن سریع، فرآیند اصلی می‌باشد که در جایگاه‌های سوخت‌رسانی گاز طبیعی فشرده رخ می‌دهد. هدف اصلی تحقیق حاضر، دست‌یابی به یک آنالیز ترمودینامیکی دقیق‌تر جهت مدل‌سازی جایگاه سوخت‌رسانی گاز طبیعی فشرده با چندین سوخت‌گیری متوالی می‌باشد. نتایج آنالیز ترمودینامیکی با نتایج تجربی و نتایج تحقیقات قبلی، مقایسه گردیده است. جهت محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی فشرده از معادله حالت AGA8 استفاده شده است. تحقیقات مختلفی در مورد مدل‌سازی ترمودینامیکی جایگاه سوخت‌رسانی گاز طبیعی فشرده وجود دارد اما در آنها هیچ اشاره‌ای به انتخاب الگوریتم بهینه در پنل اولویت‌بندی نشده است. سه تابع هدف کمینه کردن زمان سوخت‌گیری، بیشینه کردن جرم ذخیره شده و کمینه کردن میانگین مصرف انرژی مخصوص، برای مسئله بهینه‌سازی در نظر گرفته شده است. سرانجام الگوریتم بهینه پنل اولویت‌بندی به عنوان هدف اصلی تحقیق حاضر، تعیین گردیده است. نتایج نهایی بهینه‌سازی ارائه گردیده است. دست‌یابی به مدل‌سازی دقیق‌تر و مدل‌سازی فرآیند چندین سوخت‌گیری متوالی از مهمترین نتایج تحقیق حاضر می‌باشد. الگوریتم PPM225 به عنوان الگوریتم بهینه پنل اولویت‌بندی انتخاب و برای نشان دادن بهتر نتایج، یک تحلیل اقتصادی صورت گرفته است. نتایج این تحلیل اقتصادی نشان می‌دهد که با اعمال الگوریتم بهینه می‌توان در یک سال 65،700 میلیون ریال (43،800،00 کیلو وات ساعت) صرفه‌جویی نمود.

کلیدواژه‌ها

مدل‌سازی؛ گاز طبیعی؛ پر شدن سریع؛ بهینه‌سازی

مراجع

1. Kountz, K., " Modeling The Fast Fill Process in Natural Gas Vehicle Storage Cylinders", American Chemical Society Paper at 207^th National ACS Meeting, March, (1994).
2. Farzaneh-Gord, M., Hashemi, S., Farzaneh-Kord, S., "Thermodynamics Analysis of Cascade Reserviors Filling Process of Natural Gas Vehicle Cylinders", World Applied Sciences Journal, Vol. 5, No. 2, pp. 143-149, (2008).
3. Farzaneh-Gord, M., Deymi-Dashtebayaz, M., Rahbari, H. R., "Studying effects of storage types on performance of CNG filling stations", Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 3, No. 1, pp. 334-340, (2011).
4. Farzaneh-Gord, M., Deymi-Dashtebayaz, M., Rahbari, H. R., "Optimising Compressed Natural Gas filling stations reservoir pressure based on thermodynamic analysis", International Journal of Exergy, Vol. 10, No. 3, pp. 299-320, (2012).
5. Mahdizadeh Rokhi, M. D. D. M., Farzaneh Gord, M., Abbasi, M., "An investigation in the effect of natural gas composition on the filling processes of an automobile CNG cylinder in order to define the optimized conditions of the fuel transmission station", Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 9, pp. 103-110, (2013).
6. Khamforoush, M., Moosavi, R., Hatami, T., "Compressed natural gas behavior in a natural gas vehicle fuel tank during fast filling process: Mathematical modeling, thermodynamic analysis, and optimization", Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 20, No. 0, pp. 121-131, (2014).
7. Deymi-Dashtebayaz, M., Farzaneh Gord, M., Rahbari, H. R., "Studying transmission of fuel storage bank to NGV cylinder in CNG fast filling station", Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 34, pp. 429-435, (2012).
8. Khadem, J., Saadat-Targhi, M., Farzaneh-Gord, M., "Mathematical modeling of fast filling process at CNG refueling stations considering connecting pipes", Journal of Natural Gas Science and Engineering, 26, pp. 176-184, (2015).
9. Saadat-Targhi, M., Khadem, J., Farzaneh-Gord, M., "Thermodynamic analysis of a CNG refueling station considering the reciprocating compressor", Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 29, pp. 453-461, (2016).
10. Kagiri, C., Xiaohua Xia, L., "Optimization of a compressed natural gas station operation to minimize energy cost", Energy Procedia, 142, pp. 2003-2008, (2017).
11. Kagiri, C., M.Wan jiru, E., Zhang, L., Xia, X., "Optimized response to electricity time-of-use tariff of a compressed natural gas fuelling station ", Applied Energy, Vol. 222, pp. 244-256, (2018).
12. Farzaneh-Gord, M., Saadat-Targhi, M., Khadem, J., "Selecting optimal volume ratio of reservoir tanks in CNG refueling station with multi-line storage system", International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 41, No. 40, pp. 25453-25473, (2017).
13. Menon, E. S., "Transmission Pipeline Calculations and Simulations Manual" Elsevier Science, pp.710-745, (2014).
14. Starling, K. E., "A. G. A. O. S. T. M. Committee, Compressibility and Super compressibility for Natural Gas and Other Hydrocarbon Gases" Operating Section, American Gas Association, (1986).
15. George, D., "CNG Sampling, in Natural gas" sampling technology conference, New Orleans, Louisiana, pp. 72-80, (2014).
16. Imran Khan, M., Yasmin, T., Shakoor, A., "Technical overview of compressed natural gas (CNG) as a transportation fuel", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 51, No. 0, pp. 785-797, (2015).
17. ilna.ir/367451, 5/2/(2016)