بهینه یابی مدل چند دوره ای برنامه ریزی توسعه ظرفیت در صنعت برق با ملاحظه محدودیت انتشار دی اکسیدکربن (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
هدف از این مطالعه بررسی مدل بهینه سازی چند دوره ای برنامه ریزی توسعه ظرفیت در صنعت برق با ملاحظه سناریوهای مختلف انتشار دی اکسیدکربن می باشد. در این مطالعه با استفاده از مدل برنامه ریزی خطی پویای بین دوره ای، توسعه ظرفیت نیروگاه ها در نرم افزار GAMS طراحی و مدل سازی شده است. تابع هدف مدل شامل کمینه سازی مجموع ارزش حال تنزیل شده هزینه های سرمایه گذاری، بهره برداری و نگهداری، سوخت و هزینه های زیست محیطی در افق 30 ساله و با محدودیت های تعادل عرضه و تقاضا، ضریب پوشش سیستم قدرت، حداکثر ظرفیت جدید نصب شده، پتانسیل منابع و پایداری شبکه بوده است. مدل پیشنهادی در قالب سناریوها و تحلیل حساسیت های مختلفی ارزیابی شده است. نتایج مطالعه نشان داد که در سناریو پایه بدون ملاحظات زیست محیطی، تنها ظرفیت نیروگاه های فسیلی باید گسترش یابد. این در حالی است که در سناریو پایه با ملاحظات زیست محیطی با کاهش همزمان هزینه های تولید و هزینه زیست محیطی، ظرفیت نیروگاه های سیکل ترکیبی، خورشیدی، اتمی و بادی به ترتیب گسترش یافته است. با در نظر گرفتن ملاحظات زیست محیطی، سهم تولید نیروگاه های بخاری و گازی در افق برنامه ریزی نسبت به سال پایه از 7/27 و 7/22 درصد به 5/9 و 4 درصد کاهش یافته است، اما سهم تولید نیروگاه های سیکل ترکیبی، اتمی، خورشیدی و بادی از 8/41، 3/2، 1/0 و 1/0 درصد به 7/72، 5/6، 2 و 3/2 درصد افزایش پیدا کرده است. هزینه سرمایه گذاری (توسعه ظرفیت) سناریوی پایه با ملاحظات زیست محیطی نسبت به سناریو پایه با افزایش 60 درصدی به 183 میلیارد دلار در افق برنامه ریزی می رسد و سناریو پایه با ملاحظات زیست محیطی به صورت معنی داری هزینه های توسعه ظرفیت را افزایش می دهد. همچنین در سناریو تداوم تحریم ها که حداکثر ظرفیت سالانه نیروگاه های تجدیدپذیر کاهش پیدا می کند، اهداف زیست محیطی محقق نمی شود. در تحلیل حساسیت مدل، نتایج حاکی از آن است که در سه حالت کاهش هزینه سرمایه گذاری، افزایش قیمت کربن و قیمت سوخت نیاز به سرمایه گذاری در گسترش ظرفیت نیروگاه های تجدیدپذیر می باشد.A Multi-Period Optimization Model of Capacity Expansion Planning in the Electricity Industry Considering Different Carbon dioxide emission limits
The purpose of this study is to investigate the multi-period optimization model of capacity expansion planning in the electricity industry considering different scenarios of carbon dioxide emissions. In this study, using interperiod dynamic linear programming model, the capacity development of power plants has been designed and modeled in GAMS software.
The objective function of the model has been to minimize the total discounted present value of investment cost, operation and maintenance cost, fuel cost and environmental cost in a 30-year horizon and with the constraints of supply and demand balance, power system security operation, the upper boundary of newly installed capacity, resource potential and grid stability. The proposed model was evaluated in different scenarios and sensitivity analysis.
The results of the study showed that in the basic scenario without environmental considerations (reduction of production costs), only the capacity of fossil power plants should be expanded. Meanwhile, in the basic scenario with environmental considerations, the capacity of combined cycle, solar, atomic and wind power plants have been expanded by reducing production costs and environmental costs. Considering the environmental considerations, the generation share of steam and gas power plants in the planning horizon has decreased from 27.7 and 22.7 percent to 9.5 and 4 percent compared to the base year, but the generation share of combined cycle, nuclear, solar and wind power plants have increased from 41.8, 2.3, 0.1 and 0.1 percent to 72.7, 6.5, 2 and 2.3 percent. The investment cost (capacity expansion) of the basic scenario with environmental considerations compared to the basic scenario without environmental considerations will reach 183 billion dollars in the planning horizon with an increase of 60%, and the basic scenario with environmental considerations significantly increases the development costs. Also, in the scenario of the continuation of sanctions, when the maximum annual capacity of renewable power plants decreases, the environmental goals will not be met, and there is a need to invest in expanding the production capacity through fossil power plants. In the sensitivity analysis of the model, the results indicate that there is a need to invest in expanding the capacity of renewable power plants in the three cases of reducing the investment cost, increasing the carbon price, and fuel price.
تبلیغات
