مدل قابلیت اطمینان نیروگاه خورشیدی حرارتی مجهز به رفلکتور سهموی خطی

محورهای موضوعی : مهندسی برق- قدرت

محمد باقر رضائیان زاده ^{1 *}

1 - دانشکده مهندسي برق- واحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ايران

تاریخ دریافت : 1403/03/12 تاریخ پذیرش : 1403/06/12 تاریخ انتشار : 1403/06/17

کلید واژه: نیروگاه خوشیدی مجهز به رفلکتورهای سهموی خطی, مدل قابلیت اطمینان, تغییرات شدت تابش خورشید, خرابی اجزای تشکیل دنده,

چکیده مقاله :

در سال­های اخیر نیروگاه­های تجدیدپذیر به مانند نیروگاه­های بادی، سیستم­های خورشیدی، نیروگاه­های جزرومدی، مبدل­های انرژی امواج و نیروگاه زیست توده برای تولید برق پاک و پایدار در شبکه­های قدرت کشورهای مختلف توسعه زیادی یافته­اند. یکی از انواع این نیروگاه­ها، نیروگاه خورشیدی مجهز به رفلکتورهای سهموی خطی می­باشد. در این نیروگاه­ها به کمک آینه­های سهموی شکل، اشعه خورشید در لوله­های حاوی سیال متمرکز شده و گرمای ایجاد شده سبب تبخیر سیال می­گردد. بخار ایجاد شده با عبور از توربین متصل به ژنراتور برق تولید می­کند. توان تولیدی این نیروگاه­ها به شدت تابش خورشید وابسته است. بدلیل تغییرات شدت تابش خورشید، توان تولیدی این نیروگاه­ها نیز تغییر کرده که بر جنبه­های مختلف سیستم قدرت شامل این نیروگاه­ها تاثیر می­گذارد. یکی از مطالعات مهم که امروزه در سیستم قدرت انجام می­شود مطالعه قابلیت اطمینان است که باید مورد بررسی قرار بگیرد. بر همین اساس در این مقاله مدل قابلیت اطمینان این نیروگاه­ها به دست آورده می­شود. در مدل قابلیت اطمینان پیشنهادی این نیروگاه­ها، هم خرابی اجزای تشکیل دهنده و هم تغییرات توان تولیدی ناشی از تغییرات شدت تابش خورشید در نظر گرفته می­شود. به منظور بررسی مدل قابلیت اطمینان پیشنهادی، مدلسازی یک نیروگاه خورشیدی مجهز به کلکتورهای سهموی خطی با استفاده از نرم­افزار متلب انجام می­شود.

چکیده انگلیسی:

In recent years, renewable power plants such as wind, solar, tidal, wave and biomass power plants have been greatly developed to produce clean and sustainable electricity in the power grids of different countries. One of the types of these power plants is the solar power plant equipped with linear parabolic reflectors. In these power plants, with the help of parabolic mirrors, the sun's rays are concentrated in tubes containing fluid, and the heat generated causes the fluid to evaporate. The generated steam passes through the turbine connected to the generator and produces electricity. The production power of these power plants depends on the intensity of solar radiation. Due to changes in the intensity of solar radiation, the production power of these power plants has also changed, which affects various aspects of the power system including these power plants. One of the important studies that is carried out in the power system today is the study of reliability. Accordingly, in this article, the reliability model of these power plants is obtained. In the proposed reliability model of these power plants, both component failures and production power changes due to changes in the intensity of solar radiation are considered. In order to check the proposed reliability model, a solar power plant equipped with linear parabolic collectors is modeled using MATLAB software.

 

منابع و مأخذ:

[1] G. K. Manikandan, S. Iniyan, R. Goic, “Enhancing the optical and thermal efficiency of a parabolic trough collector–A review”, Applied Energy, vol. 235, pp. 1524–1540, 2019.
[2] V. K. Jebasingh, G. M. J. Herbert, “A review of solar parabolic trough collector”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 54, pp. 1085–1091, 2016.
[3] R. Naveenkumar et al., “Comprehensive review on various parameters that influence the performance of parabolic trough collector”, Environmental Science and Pollution Research, vol. 28, no. 18, pp. 22310–22333, 2021.
[4] S. A. Kalogirou, “A detailed thermal model of a parabolic trough collector receiver”, Energy, vol. 48, no. 1, pp. 298–306, 2012.
[5] F. Wang et al., “Progress in concentrated solar power technology with parabolic trough collector system: A comprehensive review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 79, pp. 1314–1328, 2017.
[6] C. Tzivanidis et al., “Thermal and optical efficiency investigation of a parabolic trough collector”, Case Studies in Thermal Engineering, vol. 6, pp. 226–237, 2015.
[7] Y. Krishna et al., “State-of-the-art heat transfer fluids for parabolic trough collector”, Int. J. Heat Mass Transfer, vol. 152, p. 119541, 2020.
[8] İ. H. Yılmaz, M. S. Söylemez, “Thermo-mathematical modeling of parabolic trough collector”, Energy Conversion and Management, vol. 88, pp. 768–784, 2014.
[9] A. Ahmad et al., “Parabolic trough solar collectors: A sustainable and efficient energy source”, Mater. Sci. Energy Technol., vol. 7, pp. 99–106, 2024.
[10] D. Kumar et al., “Design and development of a novel and cost effective modified Compound parabolic trough collector”, Energy Conversion and Management, vol. 306, p. 118285, 2024.
[11] E. A. González-Galindo et al., “Graphical Interface in MATLAB for Design and Analysis of Reflectors for Lighting Systems or Solar Collectors on Parabolic Surfaces”, Journal of Technology and Innovation, pp. 11–28, 2024.
[12] M. Abutayeh, Y. D. Goswami, E. K. Stefanakos, “Solar thermal power plant simulation”, Environ. Progress & Sustainable Energy, vol. 32, no. 2, pp. 417–424, 2013.
[13] M. Anumaka, M. Chukwukadibia, “Fundamentals of Reliability of Electric Power System and Equipment”, Int. J. Eng. Sci. Technol., vol. 3, 2011.
[14] R. L. Cannon, V. D. Jitendra, J. C. Bezdek, “Efficient Implementation of the Fuzzy c-Means Clustering Algorithms”, IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., vol. PAMI-8, no. 2, pp. 248–255, Mar. 1986.
[15] M. Chen, S. A. Ludwig, “Particle swarm optimization based fuzzy clustering approach to identify optimal number of clusters”, J. Artif. Intell. Soft Comput. Res., vol. 4, no. 1, pp. 43–56, 2014.
[16] R. Billinton, R. N. Allan, Reliability Evaluation of Power Systems, 2nd ed. New York and London: Plenum Press, 1994.