تعيين مشخصات فني (قطر و ارتفاع)- اقتصادي (هزينه توليد برق) سيستم مبدل انرژي بادي بعنوان يك منبع توليد پراكنده

A Decision Process for Defining Techno/Economical Characteristics of Wind Energy Conversion System as a localized Generation Resource

توليد پراكنده از جمله روش‎هاي توليد انرژي برق با سيستم هاي توليدي كم ظرفيت است.در اين مقاله بهره‌برداري از توربين هاي بادي به‎عنوان يكي از فناوري هاي توليد پراكنده مد نظر قرار گرفته است. اين مقاله با بررسي نقش پارامترهاي تاثيرگذار در تعيين مشخصات توربين هاي بادي كوچك و متوسط، يعني توان نامي، قطر و ارتفاع پايه‎ي آن‎ها، در جهت تامين تقاضا در بخش خانگي، به تشريح روندي پرداخته است تا مصرف-كننده بتواند با دانستن نياز مصرف و ويژگي‎هاي محل زندگي خود سيستمي را كه از نظر اقتصادي مناسب باشد، انتخاب كند. عوامل تاثيرگذار بر سيستم تبديل انرژي باد به دو دسته عوامل مشخصات خانوار (نياز مصرف) و شرايط جغرافيايي زندگي (محل نصب توربين) تقسيم بندي مي شوند. از آن‎جا كه انتخاب اين سيستم براي مصرف كننده از نظر هزينه‎ي واحد برق توليد شده توسط توربين اهميت زيادي دارد، در اين مقاله روابط رياضي بين دو فاكتور قطر روتور و ارتفاع پايه‎ي توربين، كه به‎ترتيب متاثر از توان مصرفي و شرايط جغرافيايي محل هستند، تعيين و از آن‎جا هزينه‎ي واحد برق توليد شده توسط توربين محاسبه شده است. براي بررسي تاثير هر كدام از عوامل فوق و هم‎چنين افزايش دقت محاسبات انجام گرفته، از توربين هاي با توان هاي مختلف و نيز ارتفاع هاي مختلف پايه براي هر توربين در چهار منطقه با شرايط جغرافيايي متفاوت، از بين مناطقي كه سهم بيش‎تري از پتانسيل انرژي باد كشور را در مناطق سردسير و گرمسير پوشش مي دهند، استفاده شده است. بر مبناي نتايج به‎دست آمده، رابطه‎ي بين هزينه‎ي واحد برق با ارتفاع پايه‎ي توربين و قطر روتور به‎ترتيب از جنس نمايي كاهنده و چند جمله اي از درجه‎ي دو است كه دومي از وجود يك نقطه‌ي بهينه براي قطر توربين حكايت دارد. با در دست داشتن ميزان نياز برق و هزينه‎ي پرداختي از سوي خانوار به ازاي هر كيلو وات ساعت مصرف، مي توان با استفاده از اين روابط به راحتي مشخصات سيستم تبديل انرژي باد را تعيين كرد. براساس بررسي اين مقاله حداقل هزينه‎ي توليد برق با توربين بادي كوچك (با قطري در حدود 5/3 متر) براي تامين برق خانگي در شهرهاي كشور بين 900 تا 1300 ريال براي هركيلووات ساعت مي‌باشد كه با قيمت‎هاي پس از حذف يارانه‎ها قابل رقابت است، با اين حال سودآوري لازم براي ترغيب بخش خصوصي به سرمايه‎گذاري در اين زمينه را ندارد و بايد سياست‎هاي متنوعي در راستاي توسعه‌ي اين انرژي انجام گيرد.

A Decision Process for Defining Techno/Economical Characteristics of Wind Energy Conversion System as a localized Generation Resource Hamed Shakouri Ganjavi Associate Professor, Department of Industrial Engineering, University of Tehran, hshakouri@ut.ac.ir Arash Hatami* MS in Industrial Engineering, University of Tehran, ahatami@ut.ac.ir Received: 2011/1/9 Accepted: 2012/3/3 Abstract Localized generation is defined as a small-scale power generation system and in this paper power generation using small wind turbines, is discussed as one such possibility. Since both rated power and wind turbine hub height affect characteristics of wind energy conversion system (WECS), this paper has developed a method that consumers can use to decide on the best choice, taking into account their electricity needs and the geographical conditions of the region. The factors that affect the WECS can be divided into two categories, family load demand and geographical conditions of the wind turbine setup point. Since cost per unit (CPU) of the power generated by WECS is important for the consumers, in this paper mathematical relations between the CPU and rotor diameter and wind turbine hub height, which are respectively derived from the above factors, are estimated. In order to analyze the effect of each option and also increase estimation validity, wind turbines with different rated power and hub height are considered for four locations with different geographical conditions. These locations are selected from amongst locations with the greatest potential for generating wind energy, in areas characterized by cold and hot weather conditions. The study finds that the cost per kilowat of electricity falls between Rials 900 and 1300 which is comparable to electricity prices after removal of fuel subsidies. The cost however is not low enough to encourage the private sector to invest in it. For that to happen the State has to provide financial incentives. JEL Classification: H31, Q42, R21 Keywords: Wind Energy Conversion System, Distributed Generation, Wind Energy Potential.