تعيين ظرفيت بهينه و آناليز حساسيت سيستم توليد همزمان برق، حرارت و سرما بر پايه محركه اوليه پيل سوختي براي يك آپارتمان مسكوني

Optimal Sizing, Operation and Sensitivity Analysis of CCHP System Based on Fuel Cell Prime Mover for a Typical Building

اخيرا بحث هاي مربوط به انرژي و موضوع گرم شدن جهاني منجر شده است كه استفاده از انرژي هاي نو به شدت مورد توجه قرار بگيرد. يكي از گزينه هاي مناسب براي اين منظور استفاده ازCCHPبا محركه اوليه پيل سوختي مي باشد. مهمترين مزيت سيستم هاي CCHP كارايي بالا و آلودگي كم شان مي باشد. محركه هاي سيستم هاي توليد همزمان مي تواند موتور گازسوز، ميكرو توربين، پيل سوختي و يا موتور استرلينگ باشد. در بين محركه هاي اوليه پيل سوختي به دليل بازده بالا، آلودگي بسيار كم ، نداشتن قطعات متحرك، مدولار بودن و داشتن رنج هاي گسترده بهترين گزينه براي CCHPمي باشد. در اين مقاله براي يك آپارتمان نمونه در تهران با در دست داشتن ديماند حرارتي، سرمايي و الكتريكي و با ارزيابي اقتصادي ظرفيت بهينه و رژيم كاري پيل سوختي در چهار سناريو مختلف تعيين شده است. سناريوها بر اساس مشخصات وضعيت كنوني و آينده پيل سوختي و با در نظر گرفتن هزينه آلاينده هاي اجتماعي تعريف شده است. مسيله با هدف ماكزيمم كردن ارزش فعلي خالص با روش حل غير خطي آميخته با عدد صحيح حل شده است. و همچنين ظرفيت بهينه و رژيم كاري بويلر كمكيو چيلر جذبي بدست آمده است. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه استفاده از پيل سوختي در شرايط كنوني اقتصادي نيست ولي در آينده نزديك و يا با در نظر گرفتن هزينه اجتماعي آلاينده ها اقتصادي خواهد بود. در پايان كارايي طرح در سناريوهاي مختلفي با توجه به تغييراتپارامترهاي مهم (قيمت سوخت، قيمت برق فروشي به شبكه و هزينه سرمايه گذاري) مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه تغيير اين پارامترها تاثير بسزاي روي عملكرد سيستم دارند.

Recently, energy issues and global warming have gained serious attentions all around the world. In this regards, using renewable energy options are of the greatest importance. Among numerous options, tri-generation systems with fuel cell can be a good candidate for this unique purpose. Trigeneration means to produce cooling, heating and power simultaneously with one source of input energy. The importance of using Tri-generation systems are both higher efficiency and lower environmental impacts. They can be used widespread in residential applications though. Tri-generation prime movers can be internal combustion engine, micro turbines, fuel cells or sterling engine. Among these various prime movers fuel cell are the best option due to their high efficiency, low pollution and high reliability. In this paper, by using an economic analysis the size and operation of the required Fuel cell for the specific electricity, cooling and heating load of a typical building located in Tehran, Iran is selected. To carry out this analysis, an objective function has been introduced and maximized using developed mixed integer nonlinear method. The operation strategy and the payback period of the chosen system are also determined in this study. In addition, the results end up with finding a optimal capacity, optimal chiller capacity. The results show that using fuel cell is not economical now but for the near future by considering the cost of environmental impact it will be a best option. Finally, the sensitivity analysis is performed by changes in fuel cost, electricity cost and investment cost. The results show that theses parameters have significant effects on the system performance