مدل‌سازي و بهينه‌سازي عملكرد شبه‌پاياي يك نيروگاه خورشيدي مجهز به سيستم ذخيره‌سازي انرژي گرمايي

Modeling and optimization of the quasi-steady operation of a Solar Power Plant equipped with thermal energy storage system

مطالعه حاضر به بهينهسازي عملكرد روزانه يك نيروگاه خورشيدي مجهز به سيستم ذخيره‌سازي گرما ميپردازد. مدلسازي از طريق حل مجموعه معادلات غيرخطي حاكم صورت پذيرفته و از طريق مقايسه با تحقيقات پيشين اعتبارسنجي مي‌شود. "حداكثر مدت زمان توليد" و "حداكثر سود حاصله" توابع هدف بهينهسازي را تشكيل ميدهند كه ابتدا بهصورت مجزا (دو مساله تكهدفه) و سپس بهصورت همزمان (يك مساله چندهدفه) در نظر گرفته ميشوند. الگوريتم ژنتيك به عنوان ابزار بهينهسازي مورد استفاده قرار ميگيرد. نتايج مربوط به تابع هدف اول (حداكثر زمان توليد) نشان دهنده افزايش 7 ساعته در مدت زمان توليد روزانه، در اثر بهكارگيري سيستم ذخيرهسازي گرما ميباشد. اين امر از طريق ذخيرهسازي انرژي در زمانهاي با سطح بالاي تابش خورشيدي و استفاده از انرژي ذخيره شده براي توليد الكتريسيته در زمانهاي بدون تابش و يا با تابش ناكافي محقق شده است. نتايج مربوط به تابع هدف دوم (حداكثر سود حاصله) بيانگر افزايش 13.5% در سود حاصله، در اثر بهكارگيري سيستم ذخيرهسازي گرما ميباشد. اين بهبود، از طريق ذخيرهسازي انرژي گرمايي در زمان‏هاي با ارزش پايين‏ الكتريسيته و استفاده از آن براي حداكثر توليد در زمانهاي با ارزش بالاي الكتريسيته حاصل شده است. در نهايت، در بهينه سازي چندهدفه، با ايجاد يك توازن مناسب بين توابع هدف ذكر شده، به طور همزمان، افزايش 5 ساعته در زمان توليد و افزايش 8.1 % در سود، حاصل شده است.

This study is concerned with optimizing the daily operation of a solar power plant equipped with thermal energy storage system (TES). The modeling is performed by solving a set of non-linear governing equations and is verified through comparison with the literature. "Maximum production period" and "maximum revenue" constitute the objectives of the optimization study which are first considered individually (as two single-objective problems) and are then considered simultaneously (as a multi-objective problem). Genetic Algorithm (GA) is employed as the optimization tool. The results of the first objective (maximum production period) shows a 7 hour increase in the daily production time as a result of employing the TES system. This occurred through saving energy during times of high solar radiation and using the stored energy for electricity generation during times of low or zero solar radiation. The results of the second objective (maximum revenue) indicate 13.5% increase in the produced profit as a result of employing the TES system. This improvement was resulted from saving energy during times of low electricity price and using the stored energy for maximum electricity generation during times of high electricity price. Finally, in the multi-objective study, 5 hour increase in the production period and 8.1% increase in the revenue were simultaneously obtained as a result of a proper tradeoff between the two objectives.