الگوريتم بهينه سازي فني-اقتصادي سيستم توليد همزمان سرمايش، گرمايش و برق با موتور احتراق داخلي در يك ساختمان خانگي نمونه

Techno-economic Optimization Algorithm of the Combined Cooling, Heating and Power System by Internal Combustion Engine for a Residential Apartment

در اين تحقيق بر حسب ميزان نياز حرارتي، برودتي و توان مورد استفاده يك ساختمان نمونه خانگي اقدام به طراحي يك سيستم توليد همزمان توان، گرمايش و سرمايش (CCHP) شده است. با توجه به تغيير پارامترهاي موثر در طراحي سيستم از جمله شرايط محيطي، تغييرات در بارهاي گرمايش، سرمايش و برق در طي روزهاي مختلف سال و ... تعيين شرايط بهينه عملكرد سيستم توليد همزمان از اهميت بسزايي برخوردار مي ­باشد. بر اين اساس، يك الگوريتم بهينه سازي براي پيدا كردن بهينه ترين عملكرد سيستم توليد همزمان براساس راندمان الكتريكي موتور (محرك اوليه) پيشنهاد شده بنحويكه هزينه سوخت مصرفي سيستم توليد همزمان به عنوان تابع هدف، در هر گام زماني كمترين باشد. اين الگوريتم براي ظرفيت­هاي مختلف واحد توليد توان از 1 كيلووات تا 20 كيلو وات به كار گرفته شد. نتايج الگوريتم پيشنهادي مشخص نمود كه واحد توليد توان با ظرفيت 12 كيلو وات، با 3/3 سال كمترين بازگشت سرمايه و واحد توليد توان با ظرفيت 5 كيلو وات، با 57% بيشترين نسبت صرفه جويي در هزينه سوخت مصرفي را دارد.

In this study, the cooling, heating and electrical energy demands of a sample residential apartment in Mashhad region (Iran) has been estimated hourly during a year. By employing a CCHP system for this apartment compared to the separate production system, hourly and monthly amounts of optimal consumption of NG as prime fuel and electrical energy imported from/sold back to grid during a year and cost saving ratio and payback ratio has been investigated. For this purpose an optimization algorithm was proposed to find the best optimized operation of the cogeneration system based on operation of the power generation unit (PGU) according to nonlinear relationship of electrical efficiency of the engine (Prime Mover) so that the cost of the energy in CCHP system, as an objective function, be least amount in each time step during a year. The results of proposed algorithm, specifying the best operation, show that PGU with 12 kW capacities has the lowest payback ratio of 3.3 years and that PGU with 5 kW capacities has the lowest energy cost saving ratio of 57%.