مرتضی محمدی اردهالی

مصرف انرژی یکی از معیارهای مناسب برای تعیین سطح پیشرفت و کیفیت زندگی در یک کشور است. تداوم عرضه انرژی و امکان دسترسی بلندمدت به منابع، نیازمند یک برنامه ریزی جامع انرژی و به همین دلیل برنامه ریزی انرژی از ضرورت های غیر قابل انکار اقتصادی، ملی و استراتژیک محسوب می شود. هدف اصلی این تحقیق تهیه مدل برنامه ریزی انرژی، با در نظر گرفتن منابع انرژی تجدیدناپذیر و تجدیدپذیر و محدودیت های زیست محیطی در کشور ایران است.به منظور دست یابی به هدف، مدل سازی ماتریسی سیستم انرژی مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از ترازنامه انرژی ایران در سال مرجع برنامه ریزی مدل سیستم انرژی کشور تدوین شده است. تشکیل سیستم انرژی بستری را فراهم کرده است که به کمک آن می توان سناریوهای مختلف در زمینه های تغییر شکل الگوی مصرف، اعمال برنامه های بهبود بازدهی انرژی، جایگزینی استفاده از حامل های مختلف انرژی، تغییر ترکیب تکنولوژی های واسطه ای، کاهش تلفات انتقال و توزیع انرژی و میزان واردات و صادرات حامل ها را شبیه سازی کرد. در ادامه، برنامه ریزی انرژی الکتریکی و یکپارچه کردن گزینه ها در سمت عرضه و تقاضا و چگونگی ترکیب تولید و توسعه شبکه برق مورد بررسی قرارگرفته است. مدل تهیه شده با کسب اطلاعات مورد نیاز از شکل مصرف نهایی، میزان انرژی الکتریکی مورد نیاز کشور، ترکیب سوخت ورودی به نیروگاه ها و موارد دیگر، ترکیب بهینه تولید و چگونگی توسعه شبکه را با حداقل هزینه و با در نظر گرفتن محدودیت های انتشار آلاینده ها و ارضای تقاضا، محاسبه می کند. تابع هدف تعریف شده در برگیرنده هزینه کل تبدیل انرژی اولیه به انرژی الکتریکی در طول دوره مورد مطالعه است، که شامل هزینه سرمایه گذاری نیروگاه های جدید نصب شده، هزینه های ثابت و متغیر نیروگاه-های موجود و نیروگاه های جدید، هزینه های اضافی (خارجی) ناشی از عملکرد و بهره برداری از نیروگاه ها و هزینه های اعمال برنامه های مدیریت مصرف است. قیود یا محدودیت های اعمال شده برای این بهینه سازی، در برگیرنده محدودیت زمان لازم برای ساخت هر نیروگاه، ارضای تقاضای الکتریکی، محدودیت های عملکردی نیروگاه ها، محدودیت پتانسیل منابع تجدید پذیر و اعمال برنامه های مدیریت مصرف، محدودیت مصرف حامل های انرژی و محدودیت های زیست محیطی هستند. برای حل مسأله بهینه سازی فوق از روش برنامه ریزی خطی استفاده شده است.

سیاست گذاری صحیح در حوزه انرژی برای دست یابی به اهداف توسعه پایدار، مستلزم منظور کردن طیف متنوعی از ملاحظات سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی است. از سوی دیگر منابع انرژی و فن آوری های در دسترس، محدودند. به دلیل پیچیدگی عوامل موثر بر فرایند تصمیم سازی، استفاده از روش های مدل سازی در بخش انرژی از اهمیت خاصی برخوردار است. متاسفانه روش های سنتی مدل سازی سیستم های انرژی پاسخ گوی نیازها و اهداف چندگانه نبوده و قابلیت کافی در هدایت سیسم ها به نقطه بهینه مطلوب را ندارند. توسعه الگوریتم های تکاملی چند هدفه و به کارگیری روز افزون آن ها در حل مسایل مهندسی، انگیزه انجام این مطالعه در بهینه سازی سیستم های انرژی بر مبنای اهداف چندگانه، متعارض و غیرهم مقیاس، بوده است. در این مقاله، با استفاده از الگوریتم ژنتیکی مرتب سازی جواب های نامغلوب نخبه گرا، مساله تخصیص منابع به عنوان نمونه در نظر گرفته شده و مورد مدل سازی و تحلیل نتایج قرار گرفته است. مطالعه حاضر نشان می دهد که به کارگیری روش های تصمیم سازی پس از جستجو، بر مبنای بهینه سازی چند هدفه، ضمن ایجاد امکان تحلیل تعادل اهداف چندگانه، متعارض و غیرهم مقیاس در سیستم های انرژی، قدرت سیاست گذاران را در پیش بینی و بهبود نتایج حاصل از تصمیمات متفاوت، افزایش داده و آنان را در اتخاذ سیاست های مناسب تر، حمایت می کند. ادامه تحقیقات در زمینه به کارگیری سایر روش های نوین بهینه سازی در تحلیل سیستم های انرژی، توصیه شده است.

در این مطالعه، یک سیستم ترکیبی متشکل از سیستم میکروتوربین، فتوولتائیک و مبدل AC/DC، برای تامین انرژی الکتریکی و حرارتی ساختمان ها طراحی شده است. به منظور دست یابی به حداقل هزینه ها، تابع هدف شامل هزینه های سرمایه گذاری سیستم ترکیبی، هزینه آلاینده های زیست محیطی، هزینه های پیک زدایی و هزینه های خرید و فروش انرژی الکتریکی از شبکه سراسری است. برای رسیدن به طرح بهینه با توجه به گستردگی متغیرها و بزرگی تابع هدف، از الگوریتم اجتماع ذرات (PSO)، استفاده شده است. سیستم ترکیبی در این مطالعه، شامل 100 متغیر است، که به تعیین ظرفیت های بهینه میکروتوربین، فتوولتائیک، اینورتر و زاویه نصب صفحات فتوولتائیک و هم چنین نحوه بهره برداری بهینه به صورت 24 ساعته برای هر فصل مربوط می شود. برای بهینه سازی سیستم، نرم افزاری در محیط برنامه نویسی MATLAB، آماده شده است. در پایان، نتایج حاصل شده برای بیمارستانی با پیک بار الکتریکی kW340 و بار حرارتی 870kW، نشان می دهد که در حالتی که تعرفه های انرژی واقعی و تعرفه پیک زدایی (یارانه ای که دولت به ازای نصب هر کیلووات سیستم ترکیبی به بهره بردار می دهد) بالاتر از 1000$kW باشد، در طول عمر پروژه سالیانه معادل 64361 دلار سودآوری دارد، هم چنین ظرفیت های بهینه میکروتوربین، اینورتر جهت نصب، به ترتیب 349kW و 315kW انتخاب شده است.

در این مطالعه، یک سیستم ترکیبی متشکل از سیستم میکروتوربین، فتوولتائیک و مبدل AC/DC، برای تامین انرژی الکتریکی و حرارتی ساختمان ها طراحی شده است. به منظور دست یابی به حداقل هزینه ها، تابع هدف شامل هزینه های سرمایه گذاری سیستم ترکیبی، هزینه آلاینده های زیست محیطی، هزینه های پیک زدایی و هزینه های خرید و فروش انرژی الکتریکی از شبکه سراسری است. برای رسیدن به طرح بهینه با توجه به گستردگی متغیرها و بزرگی تابع هدف، از الگوریتم اجتماع ذرات (PSO)، استفاده شده است. سیستم ترکیبی در این مطالعه، شامل 100 متغیر است، که به تعیین ظرفیت های بهینه میکروتوربین، فتوولتائیک، اینورتر و زاویه نصب صفحات فتوولتائیک و هم چنین نحوه بهره برداری بهینه به صورت 24 ساعته برای هر فصل مربوط می شود. برای بهینه سازی سیستم، نرم افزاری در محیط برنامه نویسی MATLAB، آماده شده است. در پایان، نتایج حاصل شده برای بیمارستانی با پیک بار الکتریکی kW340 و بار حرارتی 870kW، نشان می دهد که در حالتی که تعرفه های انرژی واقعی و تعرفه پیک زدایی (یارانه ای که دولت به ازای نصب هر کیلووات سیستم ترکیبی به بهره بردار می دهد) بالاتر از 1000$kW باشد، در طول عمر پروژه سالیانه معادل 64361 دلار سودآوری دارد، هم چنین ظرفیت های بهینه میکروتوربین، اینورتر جهت نصب، به ترتیب 349kW و 315kW انتخاب شده است.

مناطق روستایی و غیر شهری در ایران به صورت اجتناب ناپذیری به فعالیتهای کشاورزی وابسته بوده و دسترسی این مناطق به دیگر منابع جهت تامین نیازهای اقتصادی به مراتب کمتر می باشد. سرمایه گذاری محدود توسط ارگانهای دولتی عدم وجود ساختار صحیح اقتصادی مشکلات وابستگی به فعالیتهای کشاورزی را شدت بخشیده و روند رشد این مناطق روستایی و غیر شهری را به شدت تحت تاثیر قرار داده است. این مناطق برای حفظ موجودیت و توسعه می بایستی منابع بیشتر و متنوع تری را در دسترس داشته باشد. اهداف اصلی این پژوهش عبارتند از: تشخیص مسائل و مشکلات مربوط به انرژی در مناطق روستایی و غیر شهری با توجه به ساختار اجتماعی و اقتصادی موجود در کشور، (2) تحقیق درباره منابع تجدید پذیر و تجدید ناپذیر و ارزیابی تولید و مصرف انرژی در مناطق روستایی و غیر شهری کشور، و (3) تشریح مختصر پیشرفتهای در برنامه ریزی و در تهیه روشهای مصرف منطقی انرژی طی سالها ی بعد از جنگر تحمیلی .