| عنوان فارسی مقاله: | راه اندازی آنلاین بهینه سیستم های ترکیبی تولید برق و حرارت میکرو μCHP مسکونی با استفاده از برنامه ریزی خطی |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Optimal online operation of residential μCHP systems using linear programming |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| سال انتشار | 2012 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 9 صفحه |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 29 صفحه |
| مجله | انرژی و ساختمان |
| دانشگاه | کانادا |
| کلمات کلیدی | استراتژی عملیاتی، میکرو CHP ، پیل های سوختی تبادل پروتون، سیستم های بهینه سازی انرژی، سیستم های انرژی مسکونی، سیستم های انرژی کارآمد، برنامه ریزی خطی، سیستم های انرژی با انتشار کم. |
| نشریه الزویر | Elsevier |
فهرست مطالب:
چکیده
۱ مقدمه
۲ استراتژیهای عملیاتی مرسوم و متداول برای سیستم های μCHP
۱ ۲ استراتژی بر مبنای گرما
۲ ۲ استراتژی بر مبنای برق
۳ راه اندازی آنلاین سیستم های μCHP با استفاده از برنامه ریزی خطی
۱ ۳ کلیات
۲ ۳ فرضیات مدل
۳ ۳ فرمول بندی ریاضی
۱ ۳ ۳ متغیرهای تصمیم
۲ ۳ ۳ تابع هدف
۳ ۳ ۳ محدودیت ها
۴ نتایج و بحث
۱ ۴ سناریوی تعرفه تغذیه به شبکه برق (FIT)
۲ ۴ سناریوی تجارت برق
۳ ۴ سناریوی مالیات کربن
۵ نتایج
بخشی از ترجمه:
۱ مقدمه
محرک های بین المللی در رابطه با افزایش بازده و راندمان انرژی منجر به افزایش علاقه نسبت به تکنولوژیهای μCHP گردیده اند، زیرا آنها پتانسیل برق و گرمارسانی از یک منبع سوخت به شیوه ای بسیار کارآمد را دارند. بسیاری از شرکت ها مشغول توسعه این تکنولوژی برای برنامه های کاربردی مسکونی براساس یک موتور احتراق داخلی (ICE) ، موتور استرلینگ (SE) یا پیل سوختی (FC) میباشند.به طور مثال، Ceres Power مشغول توسعه پیل سوختی اکسید جامد ۱٫۰kWe می باشد که انتظار می رود تا اواسط سال ۲۰۱۱ آماده تولید انبوه گردد.
تحقیق اخیر انجام شده توسط مولفین نشان داده است که تکیه بر یک استراتژی برای راه اندازی سیستم همیشه نمی تواند گزینه بهینه ای به شمار رود، در صورتی که استراتژی هیبریدی یا مرکب می تواند به عملکرد و راندمان بهبود یافته نائل گردد که سالانه تقریباً صرفه جویی حاصل می کند. به علاوه مشخص شده است که تقاضاهای برق و گرمای مسکونی روزانه و به صورت فصلی نوسان می کند که این مسئله استفاده از استراتژی عملیاتی از پیش تعیین شده را به خاطر عدم پاسخگویی به چنین نوسانات دینامیکی، کمتر مفید و سودمند جلوه می دهد. به طور مثال، استفاده از یک استراتژی بر مبنای برق زمانی می تواند منجر به هدر رفتن گرما گردد که تقاضا و نیاز گرمایی کمی وجود داشته باشد ووسیله ذخیره گرما کاملاً شارژ شده باشد. درعوض انتظار می رود استفاده از یک استراتژی عملیاتی آنلاین بهینه مناسب، با هدف راه اندازی کارآمدسیستم μCHP ، برتر از استراتژیهای عملیاتی مرسوم و متداول باشد. در نتیجه مطالعه حاضر با توسعه یک ابزار موثر جهت راه اندازی بهینه سیستم های μCHP مسکونی سرو کار دارد.
از تکنیک های LP در اصل برای تعیین بهترین نوع تخصیص منابع محدود با به حداکثر رساندن سود یا به حداقل رساندن هزینه ها استفاده شده است. این تکنیک ها، که مزیتشان محاسبه سریع حتی با مشکلات بزرگ مشتمل بر متغیرها و محدودیت های زیاد است،در حل مسائل تصمیم گیری در سطح وسیع و گسترده به کار گرفته شده اند. برعکس در برنامه ریزی غیر خطی،تعداد قابل توجه و زیاد متغیرها، حل مسئله را سخت تر ووقت گیرتر می نمایند.
از LP برای بهینه سازی سیستم های انرژی با اهداف و برنامه های مختلف استفاده شده است که در جدول ۱ به طور خلاصه بیان شده اند.
تحقیق قبل ، یک بهینه ساز LP آنلاین عمومی برای سیستم های μCHP مسکونی توسعه نداده است که از یک گرمکن کمکی و دستگاه ذخیره سازی حرارتی استفاده نمایند. به علاوه، تاثیر برخی سیاستهای انرژی در حال ظهور نظیرFIT و مالیات کربن، مد نظر قرار نگرفته است. در این مقاله، مدل LP آنلاین بهینه عمومی به نام بهینه ساز (optimizer) برای راه اندازی سیستم μCHP مطرح و با استفاده از Matlab توسعه یافته است. این مدل به شکل عمومی فرمول بندی شده است تا بدین طریق در هر سیستم μCHP وهر پروفایل تقاضایی کاربرد داشته باشد. مهم تراینکه، در مقایسه با کارهای قبلی مربوط به یک دور بهینه سازی جهت تعیین اندازه سیستم های μCHP ، این بهینه ساز به صورت پیوسته و آنلاین راه اندازی شده و هدفش، بهینه سازی راه اندازی کارآمد سیستم μCHP می باشد.
5. نتایج
در مطالعه مطرح شده در این مقاله، راه اندازی وعملیات واحد μCHP به همراه گرمکن کمکی و دستگاه ذخیره سازی حرارتی برای نمونه خانه های مسکونی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در اینجا بهینه ساز LP آنلاین عمومی برای تعیین عملیات بهینه سیستم μCHP توسعه و مورد ارزیابی قرار گرفته است. بهینه ساز پیشنهادی به شکل عمومی فرمول بندی شده است تا بدین طریق بتوان از آن در هر پروفایل تقاضا و برای هر تکنولوژی μCHP مثلاً ICE و SE استفاده نمود. این بهینه ساز قابلیت به حداقل رساندن هزینه های عملیاتی چنین سیستم هایی را دارد. برای ارزیابی عملکرد بهینه ساز آنلاین، سه سناریوی شبیه سازی متفاوت مورد پژوهش قرار گرفته است: طرح تعرفه تغذیه به شبکه برق (FIT) ، تجارت برق و معرفی مالیات کربن.
بخشی از مقاله انگلیسی:
1. Introduction
International drives towards increased energy efficiency haveled to increased interests in CHP technologies since they havethe potential to deliver both electricity and heat from a single fuelsource in a highly efficient manner. Many companies are developingthis technology for residential applications based on eitheran internal combustion engine (ICE), a Stirling engine (SE) or a fuelcell (FC) [1]. For instance, Ceres Power is developing a 1.0kWe solidoxide fuel cell that is expected to be ready for mass production bythe middle of 2011 [2].Recent research conducted by the authors [3] has shown thatrelying on a single strategy for the operation of a CHP system isnot always the optimum choice whereas a hybrid strategy couldachieve improved performance, which could save approximatelyD150 per year. Furthermore, it is well known that both residentialelectricity and heat demands fluctuate daily and seasonally,which makes the use of a pre-determined operation strategy lessbeneficial due to not being responsive to such dynamic fluctuations.For example, using an electricity-led strategy could lead toa waste of heat when there is little heat demand and the thermal storage device is fully charged. Instead, using an appropriate optimal online operation strategy, which aims for the most efficientoperation of the CHP system, is expected to outperform conventionaloperation strategies [1]. As a result, this study is concernedwith developing an effective tool for optimal operation of residentialCHP systems.LP techniques are principally used for determining the best allocationof limited resources either by maximising the profits orminimising the costs [4]. These techniques, which have the advantageof rapid calculation even with large problems containing asignificant number of variables and constraints, are widely used forsolving decision making problems. Conversely, in non-linear programming,the significant number of variables makes solving theproblem more difficult and time consuming [5,6].LP has been used for the optimisation of energy systems withdifferent purposes and applications as summarised in Table 1.Previous research has not developed a generic online LP optimiserfor residential CHP systems that accounts for a back-upheater and thermal storage device. In addition, the influence ofsome emerging energy policies, such as FIT and carbon tax, hasnot yet been considered. In this paper, a generic optimal online LPmodel for the operation of a CHP system, which is named ‘optimiser’,is presented and has been developed, using the Matlab [13].It has been formulated in a generic form to allow its use for anyCHP system and any demand profile. Importantly, in contrast toearlier work related to single run optimisation to determine the sizeof CHP systems [4], this optimiser operates continuously online with the aim of optimising the efficient operation of the CHP system.Further, the developed online optimiser minimises the dailyoperation costs (cDO) of such a system. Uncertainties in electricaland thermal demands have been considered by generating randomerrors for each individual value. Three simulation scenarios withdifferent incentive mechanisms for installing CHP technologieshave been investigated: the FIT scheme recently adopted in the UK[14]; the trade of electricity; the introduction of a carbon tax. Sensitivityanalyses have been performed to gain an understanding ofthe influence of key parameters on decision making regarding theoperation of residential CHP systems.The remainder of this paper is organised as follows. Section 2describes the conventional pre-determined operation strategies forCHP systems. In Section 3, an online LP optimiser is presentedand developed for online operation of CHP systems. Section 4presents results and a discussion based on the savings achievedthrough the application of the developed online LP optimiser inthree different simulation scenarios. Finally, Section 5 draws conclusionsregarding the strategies and the implications of the resultsobtained.2. Conventional operation strategies for CHP systemsAn operation strategy for CHP systems is a strategy for activating,deactivating or turning down/up the CHP unit. In otherterms, an operation strategy is the way of operating the CHP unitand managing the flow of thermal and electrical energy withinand to/from the system. The operation strategy aims to achievespecific targets, beneficial to the householder. Consequently, theoperation strategy of a CHP system has to answer the followingimportant timing questions taking into consideration the need toachieve certain goals
| عنوان فارسی مقاله: | راه اندازی آنلاین بهینه سیستم های ترکیبی تولید برق و حرارت میکرو μCHP مسکونی با استفاده از برنامه ریزی خطی |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Optimal online operation of residential μCHP systems using linear programming |
خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد