مطالعه بهره¬برداری سیستم قدرت با حضور نیروگاه خورشیدی حرارتی مجهز به کلکتور سهموی خطی
محورهای موضوعی : مهندسی برق- قدرت
محمد باقر رضائیان زاده
1
*
,
محمدحسین فاتحی دیندارلو
2
1 - دانشکده برق و کامپیوتر - واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ايران
2 - دانشکده برق و کامپیوتر - واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ايران
کلید واژه: نیروگاه خوشیدی حرارتی مجهز به کلکتورهای سهموی خطی, بهره¬برداری, شدت تابش خورشید, ریسک انتخاب واحد, رزرو چرخان,
چکیده مقاله :
به دلیل مسائل و مشکلاتی که نیروگاههای مبتنی بر سوختهای فسیلی دارند استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از قبیل باد، خورشید و اقیانوس در سیستم قدرت به منظور تولید برق در حال افزایش است. آلودگی محیط زیست، نگرانی از تمام شدن منابع سوختهای فسیلی و نوسان قیمت آنها از جمله مشکلاتی است که سبب شده است کشورهای مختلف دنیا به فکر جایگزینی آنها توسط منابع انرژی تجدیدپذیر باشند. یکی از انواع نیروگاههایی که به منظور تولید برق از انرژی خورشید استفاده میکند، نیروگاههای حرارتی خورشیدی کلکتور سهموی میباشد. در این نیروگاهها به کمک آینههای سهموی نور خورشید بر نقطه کانونی متمرکز میشود. در این نیروگاهها، نقطه کانونی به صورت یک خط بوده که لولههایی محتوی سیال در این لولهها قرار میگیرند. گرمای مربوط به نور خورشید متمرکز شده سبب افزایش دمای سیال درون لوله میگردد. به کمک یک مبدل حرارتی، گرمای سیال درون لوله به آب منتقل شده و سبب تبخیر آن میگردد. بخار آب نیز سبب چرخش توربین و در نتیجه تولید برق میشود. با توجه به اینکه توان تولیدی این نیروگاهها زیاد میباشد، میتوان این نیروگاهها را به شبکه انتقال متصل نمود. از طرف دیگر یکی از مسائل مهم در شبکه قدرت، مسئله بهرهبرداری است. در بهرهبرداری سیستم قدرت، بایستی توان تولیدی با بار مورد نیاز برابر باشد تا فرکانس شبکه در مقدار مشخصی ثابت بماند. با توجه به اینکه توان تولیدی نیروگاههای خورشیدی کلکتور سهموی به میزان تابش خورشید وابسته است، به دلیل تغییر تابش خورشید، توان تولیدی نیروگاههای کلکتور سهموی نیز تغییر میکند و بنابراین مطالعه بهرهبرداری سیستم قدرت با حضور این نیروگاهها متفاوت از مطالعه بهرهبرداری سیستم قدرتی خواهد بود که دارای نیروگاههای متعارف با توان ثابت و قابل کنترل میباشد. بنابراین در این تحقیق مطالعه بهرهبرداری سیستم قدرت با حضور نیروگاه کلکتور سهموی انجام خواهد شد.
Due to the issues and problems that fossil fuel-based power plants have, the use of renewable energy sources such as wind, sun and ocean in the power system to generate electricity is increasing. Environmental pollution, worry about running out of fossil fuel resources and their price fluctuation are among the problems that have caused different countries of the world to think about replacing them with renewable energy sources. One of the types of power plants that uses the sun's energy to produce electricity is parabolic collector solar thermal power plants. In these power plants, the sunlight is focused on a focal point with the help of parabolic mirrors. In these power plants, the focal point is in the form of a line in which tubes containing fluid are placed. The heat from concentrated sunlight causes the temperature of the fluid inside the tube to increase. With the help of a heat exchanger, the heat of the fluid inside the pipe is transferred to the water and causes its evaporation. Water vapor also causes the rotation of the turbine and, as a result, produces electricity. Considering that the production capacity of these power plants is high, these power plants can be connected to the transmission network. On the other hand, one of the important issues in the power network is the operation issue. In the operation of the power system, the production power must be equal to the required load so that the network frequency remains constant at a certain value. Considering that the production power of parabolic collector solar power plants depends on the amount of solar radiation, due to the change of solar radiation, the production power of parabolic collector power plants also changes, and therefore, the study of the operation of the power system with the presence of this power plant will be different from the study of power system operation that has conventional power plants with constant and controllable power. Therefore, in this research, the study of power system utilization with the presence of parabolic collector power plant will be done.
[1] K. S. Reddy and C. Ananthsornaraj, “Design, development and performance investigation of solar Parabolic Trough Collector for large-scale solar power plants,” Renewable Energy, vol. 146, pp. 1943–1957, Feb. 2020.
[2] S. A. Murtuza, H. V. Byregowda, M. M. A. H, and M. Imran, “Experimental and simulation studies of parabolic trough collector design for obtaining solar energy,” Resource-Efficient Technologies, vol. 3, no. 4, pp. 414–421, Dec. 2017.
[3] S. Kalogirou, “Parabolic trough collector system for low temperature steam generation: Design and performance characteristics,” Applied Energy, vol. 55, no. 1, pp. 1–19, Sep. 1996.
[4] M. Qu, D. H. Archer, and H. Yin, “A Linear Parabolic Trough Solar Collector Performance Model,” ASME 2007 Energy Sustainability Conference, Jan. 2007.
[5] H. Panchal, K.K. Sadasivuni, M. Suresh, M. Israr and S. Sengottain, "A concise review on solar still with parabolic trough collector." International Journal of Ambient Energy, vol. 1, no. 1, pp. 1-8 , 2021.
[6] Y. Liao, H. Li, J. Yao, and K. Zhuang, “Operation and control of a grid-connected DFIG-based wind turbine with series grid-side converter during network unbalance,” Electric Power Systems Research, vol. 81, no. 1, pp. 228–236, Jan. 2011.
[7] Y. V. Makarov, C. Loutan, Jian Ma, and P. de Mello, “Operational Impacts of Wind Generation on California Power Systems,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 24, no. 2, pp. 1039–1050, May 2009.
[8] M. H. Alham, M. Elshahed, D. K. Ibrahim, and E. E. D. A. El Zahab, “Optimal operation of power system incorporating wind energy with demand side management,” Ain Shams Engineering Journal, vol. 8, no. 1, pp. 1–7, Mar. 2017.
[9] Amir Ghaedi, Khodakhast Nasiriani, and Mehdi Nafar, “Spinning Reserve Scheduling in a Power System Containing OTEC Power Plants,” vol. 3, no. 3, pp. 379–391, Jul. 2020.
[10] Mohammad Reza Negahdari, Amir Ghaedi, Mehdi Nafar, and Mohsen Simab, “Optimal operation of basin‐based tidal units equipped with hydro‐pumps,” The Journal of Engineering, vol. 2023, no. 2, Jan. 2023.
[11] A. Ghaedi and H. Gorginpour, “Reliability‐based operation studies of wave energy converters using modified PJM approach,” International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 31, no. 8, May 2021.
[12] K. Prabhakar, S. K. Jain, and P. K. Padhy, “Inertia estimation in modern power system: A comprehensive review,” Electric Power Systems Research, vol. 211, p. 108222, Oct. 2022.
[13] A. L. Ott, “Experience with PJM market operation, system design, and implementation,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 18, no. 2, pp. 528–534, May 2003.
[14] H. WANG and M. LIU, “Generalized fuzzy c-means algorithm with improved fuzzy partitions based on local membership and neighbor information,” Journal of Computer Applications, vol. 33, no. 8, pp. 2355–2358, Nov. 2013.