ارزيابي تاثير نرخ‌هاي برق و گاز طبيعي در ظرفيت بهينه سيستم توليد هم‌زمان برق و حرارت

Evaluating the impact of electricity and natural gas rates on the optimum capacity of combined heat and power system

در ساليان اخير، سيستم‌هاي توليد هم‌زمان برق و حرارت (CHP) به طور گسترده‌اي در سراسر جهان گسترش يافته‌اند. به جاي توليد مجزاي برق و حرارت، مي‌توان از سيستم‌هاي CHP به عنوان جايگزيني مناسب براي تامين تقاضاي انرژي ساختمان‌هاي گوناگون (مانند مجتمع‌هاي تجاري و مسكوني) استفاده نمود. نيروگاه‌هاي CHP درصورتي منجر به صرفه‌جويي انرژي و مزاياي اقتصادي مي‌شوند كه بخوبي طراحي و به طور بهينه بهره‌برداري شوند. از اينرو، در مقاله حاضر، يك چارچوب بهينهسازي اقتصادي به منظور تعيين ظرفيت بهينه واحد CHP و ديگ بخار و همچنين راهبرد بهينه بهره‌برداري از سيستم ارائه مي‌شود. هدف مدل پيشنهادي، بيشينه‌سازي ارزش خالص فعلي (NPV) طرح است كه معياري كارآمد جهت بررسي توجيه‌پذيري اقتصادي سرمايه‌گذاري در اين نوع واحد‌هاي توليدي ميباشد. علاوهبراين، تاثيرات تغيير قيمت گاز طبيعي و نرخ‌هاي برق در ظرفيت بهينه مولفه‌هاي سيستم توليد هم‌زمان و همچنين مقدار NPV مطالعه مي‌شوند. مدل پيشنهادي به صورت يك مسئله خطي توصيف مي‌شود كه با استفاده از بسته‌هاي نرم افزاري تجاري موجود قابل حل خواهد بود. كارايي رويكرد ارائه شده از طريق يك مثال عددي در رابطه با نصب يك واحد توليد هم‌زمان مبتني بر توربين گازي در يك بيمارستان نوعي ارزيابي مي‌شود.

Combined heat and power (CHP) or cogeneration systems have widely spread around the world. These systems can be an appropriate alternative to meet the energy demand of various buildings, such as commercial and residential complexes, instead of separate production of electricity and heat. However, CHP plants would cause economic benefits and energy saving, providing that these units are well designed and optimally operate. Accordingly, in this paper, an economic optimization framework is presented to determine the optimal size of a CHP unit as well as a back-up boiler and to specify the optimal operation strategy of the cogeneration system. The objective is maximizing the expected Net Present Value (NPV), which is an effective measure to evaluate the economic feasibility of investing in this type of production technology. Moreover, the impacts of changes in natural gas prices and electricity rates on the optimal capacity of the cogeneration system components as well as the NPV value are investigated. The proposed framework is mathematically described as a linear problem which is solvable through commercial software packages. The efficiency of the provided approach is evaluated through a numerical example regarding the installation of a gas turbine cogeneration plant in a typical hospital.