
تعداد نشریات | 162 |
تعداد شمارهها | 6,622 |
تعداد مقالات | 71,537 |
تعداد مشاهده مقاله | 126,863,493 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 99,905,736 |
بهبود عملکرد نیروگاه گازی در یک سیستم انرژی جزیرهای با بهکارگیری پیل سوختی | ||
فصلنامه سیستم های انرژی پایدار | ||
دوره 3، شماره 4، مهر 1403، صفحه 401-417 اصل مقاله (2.15 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ses.2024.382693.1098 | ||
نویسندگان | ||
امیر محمد مهدوی نسب1؛ علی روغنی عراقی* 2 | ||
1دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سیستمهای انرژی، دانشکدۀ مهندسی انرژی و منابع پایدار، دانشکدگان علوم و فناوریهای میانرشتهای، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
2استادیار گروه مهندسی سیستمهای انرژی پایدار، دانشکدۀ مهندسی انرژی و منابع پایدار، دانشکدگان علوم و فناوریهای میانرشتهای، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
با توجه به چالشهای تأمین پایدار انرژی در شبکههای جزیرهای و اهمیت کاهش تلفات و آلایندههای زیستمحیطی، استفاده از سامانههای هیبریدی تأمین انرژی رو به افزایش است. این پژوهش، روشی بهینه و اقتصادی برای طراحی سیستم هیبرید تأمین انرژی ارائه میدهد که شامل منابع تولید همزمان برق و حرارت (CHP)، بویلر و پیل سوختی است. هدف اصلی، دستیابی به پایداری شبکه، کاهش هزینههای بهرهبرداری و بهبود مدیریت تعمیرات با حداقلسازی آلایندههای زیستمحیطی و کاهش استفاده از منابع آب است. طراحی سیستم با استفاده از نرمافزار HOMER و در نظر گرفتن هزینههای عملیاتی، سوخت، تعمیر و نگهداری و قیود فنی از جمله حفظ تعادل توان و رعایت محدودیتهای تولید هر منبع انجام شده است. نتایج نشان میدهد سناریوی بهینه شامل سه توربین گازی و چهار واحد پیل سوختی، باعث افزایش پایداری شبکه، کاهش نیاز به ظرفیت رزرو، کاهش مصرف سوخت تا 5/6 درصد کاهش انتشار آلایندههای اکسیدهای نیتروژن به میزان 15 درصد، دیاکسید کربن به میزان 9 درصد، مونوکسید کربن به میزان 6/14 درصد، هیدروکربنهای نسوخته به میزان 18 درصد و ذرات معلق به میزان 11 درصد میشود. این طراحی میتواند به عنوان یک راهحل پایدار و اقتصادی برای تأمین انرژی در شبکههای جزیرهای با کارایی بالا و کمترین اثرات زیستمحیطی به کار رود. | ||
کلیدواژهها | ||
سامانههای هیبریدی انرژی؛ تولید همزمان برق و حرارت؛ پیل سوختی؛ بهرهوری انرژی؛ پایداری | ||
مراجع | ||
[1] Hasan T, Emami K, Shah R, Hassan NMS, Belokoskov V, Ly M. Techno-economic assessment of a hydrogen-based islanded microgrid in North-east. Energy Reports. 2023;9:3380-3396.
[2] Hoseinzadeh S, Garcia DA. Techno-economic assessment of hybrid energy flexibility systems for islands’ decarbonization: A case study in Italy. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022;51:101929.
[3] Sagel VN, Rouwenhorst KH, Faria JA. Green ammonia enables sustainable energy production in small island developing states: A case study on the island of Curaçao. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022;161:112381.
[4] Zhang X, Wei QS, Oh BS. Cost analysis of off-grid renewable hybrid power generation system on Ui Island, South Korea. International Journal of Hydrogen Energy. 2022;47(27):13199-212.
[5] Babaei R, Ting DS, Carriveau R. Optimization of hydrogen-producing sustainable island microgrids. International Journal of Hydrogen Energy. 2022;47(32):14375-92.
[6] Tariq AH, Kazmi SAA, Hassan M, Ali SAM, Anwar M. Analysis of fuel cell integration with hybrid microgrid systems for clean energy: A comparative review. Int J Hydrogen Energy. 2024;52(D):1005-1034.
[7] Gandomzadeh M, Mahmoudian YS, Mosayyebi A, Zandi M. Development scenarios for electrical energy storage in Iran with Cross-Impact Balance method. Journal of Sustainable Energy Systems .2022;1(4), 373-96.
[8] Jami M, Parsay A, Gandomzadeh M, Mosayyebi A, Zandi M. Future energy modeling pathway in Iran: Scenario analysis using Cross-Impact Balance method. Journal of Sustainable Energy Systems. 2024;3(2),193-208.
[9] Calise F, Cappiello FL, Cimmino L, d’Accadia MD, Vicidomini M. Renewable smart energy network: A thermoeconomic comparison between conventional lithium-ion batteries and reversible solid oxide fuel cells. Renew Energy. 2023;214:74-95.
[10] Hossain MB, Ahmed F, Choudhury SM, Karim Z. Advancement of fuel cells and electrolyzers technologies and their applications to renewable-rich power grids. Journal of Energy Storage. 2023;62:106842.
[11] Trapani D, Marocco P, Ferrero D, Lindberg KB, Sundseth K, Santarelli M. The potential of hydrogen-battery storage systems for a sustainable renewable-based electrification of remote islands in Norway. J Energy Storage. 2024;75:109482.
[12] Akrami E, Gholami A, Ameri M, Zandi M. Integrated an innovative energy system assessment by assisting solar energy for day and night time power generation: Exergetic and exergo-economic investigation. Energy Conversion and Management. 2018;175:21-32.
[13] Eslami S, Gholami A, Bakhtiari A, Zandi M, Noorollahi Y. Experimental investigation of a multi-generation energy system for a nearly zero-energy park: A solution toward sustainable future. Energy Conversion and Management. 2019;200:112107.
[14] Akrami E, Khazaee I, Gholami A. Comprehensive analysis of a multi-generation energy system by using an energy-exergy methodology for hot water, cooling, power and hydrogen production. Applied Thermal Engineering. 2018;129:995-1001.
[15] Toudefallah M, Stathopoulos P. Techno-economic optimization of hybrid renewable energy system for islands application. Sustain Futures. 2024;8:100281.
[16] Shabar NM, Afifi OA, Fouda MH, Abdelsalam RA, Abdallah YS, El-Deib AA. Dynamic modeling and control of hybrid AC/DC microgrid with green hydrogen energy storage. In: 2023 IEEE Conference on Power Electronics and Renewable Energy (CPERE); Luxor, Egypt. IEEE; 2023. doi:10.1109/CPERE56564.2023.10119606.
[17] Yu N, Duan W, Fan X. Hydrogen-fueled microgrid energy management: Novel EMS approach for efficiency and reliability. International Journal of Hydrogen Energy. 2024;80:1466-1476.
[18] Akinyele D, Olabode E, Amole A. Review of fuel cell technologies and applications for sustainable microgrid systems. Inventions. 2020;5(3):42.
[19] Fazal S, Haque ME, Arif MT, Gargoom A, Oo AMT. Grid integration impacts and control strategies for renewable-based microgrid. Sustain Energy Technol Assess. 2023;56:103069.
[20] Mojumder MFH, Islam T, Chowdhury P, Hasan M, Takia NA, Chowdhury NUR, Farrok O. Techno-economic and environmental analysis of hybrid energy systems for remote areas: A sustainable case study in Bangladesh. Energy Conversion and Management: X. 2024;23:100664.
[21] McLarty D, Brouwer J, Samuelsen S. Fuel cell–gas turbine hybrid system design part II: Dynamics and control. J Power Sources. 2014;254:126-136.
[22] Thakkar N, Paliwal P. Hydrogen storage-based micro-grid: A comprehensive review on technology, energy management and planning techniques. International Journal of Green Energy. 2023;20(4):445-463.
[23] Chen H, Gao L, Zhang Z, Li H. Optimal energy management strategy for an islanded microgrid with hybrid energy storage. Journal of Electrical Engineering & Technology. 2021;16:1313-1325.
[24] Jia K, Liu C, Li S, Jiang D. Modeling and optimization of a hybrid renewable energy system integrated with gas turbine and energy storage. Energy Convers Manag. 2023;279:116763.
[25] Ding X, Sun W, Harrison G.P, Lv X, Weng Y. Multi-objective optimization for an integrated renewable, power-to-gas and solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid system in microgrid. Energy. 2020; 213: 118804.
[26] Huang S, Yang C, Chen H, Zhou N, Tucker D. Coupling impacts of SOFC operating temperature and fuel utilization on system net efficiency in natural gas hybrid SOFC/GT system. Case Studies in Thermal Engineering 2022; 31: 101868.
[27] Abdelkareem M.A., Elsaid K., Wilberforce T., Kamil M., Sayed E.T., Olabi A. Environmental aspects of fuel cells: A review. Science of The Total Environment. 2021; 752: 141803. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 64 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 60 |