بهينه‌سازي و تحليل اقتصادي، اگزرژي و آلايندگي يك نيروگاه سيكل تركيبي

Optimization and Exergy, Economic and Environmental Analysis of a Combine Cycle Power Plant

در اين پژوهش، يك نيروگاه سيكل تركيبي با ظرفيت اسمي 500 مگاوات شامل دو واحد گازي و يك واحد بخار مورد توجه بوده كه به كمك نرم‌افزار متلب مدل‌سازي ترموديناميكي شده و نتايج حاصل از مدلسازي با اطلاعات طراحي سيستم كنترل شده است. در ادامه، با لحاظ كردن متغيرهاي تصميم گيري، توابع هدف بهينه شده است. در اين بهينه ­سازيِ چند­هدفه كه توسط الگوريتم ژنتيكِ مرتب­سازي غير مغلوب انجام شده است، سه تابع هدف راندمان اگزرژي، انتشار گاز دي‌اكسيدكربن و هزينه برق توليدي متشكل از هزينه سوخت تزريق شده به محفظه احتراق، هزينه تخريب اگزرژي، هزينه سرمايه‌گذاري و هزينه آلايندگي‌هاي زيست محيطي بررسي شده است. نتايج نشان ‌‌مي‌دهد كه راندمان نيروگاه سيكل تركيبي به پارامترهاي طراحي از قبيل دماي ورودي به توربين گاز، نسبت تراكم كمپرسور و دماي نقطه پينچ وابسته بوده و هرگونه تغيير در اين پارامترها منجر به تغيير قابل ملاحظه در توابع هدف مي‌‌شود به گونه‌اي كه راندمان اين نيروگاه پس از بهينه‌سازي به مقدار 8/12 درصد افزايش و نرخ حرارت متناظر با آن از مقدار kj/kwh 7233 به مقدار kj/kwh 7023 كاهش خواهد يافت. همچنين تخريب اگزرژي كل سيستم 7/23 درصد كاهش را نشان مي‌دهد.

In this study, a combined cycle power plant with a nominal capacity of 500 MW, including two gas units and one steam unit, was considered by the mathematical model of thermodynamic modeling and the results of the modeling were controlled by the design information of the system. Then, the objective functions are optimized by considering the decision variables. In this multi-objective optimization that has been carried out by Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II), three objective functions of exergy efficiency, CO2 emission and produced power costs composing of the cost of injected fuel into combustion chamber ,cost of exergy destruction, investment cost and cost of environmental pollutants have been studied. The results indicate that the efficiency of combined cycle power plant depends on design parameters including gas turbine input temperature, compressor pressure ratio, and pinch point temperature and any change occurring in these parameters may lead to noticeable change in objective functions, so that the efficiency of this power plant is increased after optimization up to 8.12 % and heat rate is correspondingly reduced from 7233 (kJ/kWh) to 7023 (kJ/kWh). Similarly, exergy destruction in total system shows 7.23 reduction.