تخمین آلایندگی و صرفه اقتصادی سیستم تولید همزمان برق حرارت و برودت (CCHP) در شرایط ایده‌آل و واقعی از دو دیدگاه محلی و سراسری

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد

3 استاد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد

10.22044/jsfm.2020.7186.2654

چکیده

در پژوهش حاضر، پس از بهینه‌سازی ظرفیت تجهیزات سیستم CCHP با روش سه معیاره سود سالیانه نسبی، به بررسی آلاینده‌های تولیدی CO2، CH4، CO، NOx و SOx پرداخته شده است. طراحی سیستم با فرض قابلیت عملکرد در نقاط خارج از طراحی و امکان فروش الکتریسیته به شبکه انجام گردیده است. عملکرد سیستم در دو شرایط واقعی (تحت تأثیر شرایط محیطی دما و فشار) و ایده‌آل و نیز برای دو سناریوی تولید آلاینده‌ها در محل مصرف (حالت محلی،Local ) و کل آلاینده‌های تولیدی (حالت سراسری، (Global ارزیابی شده است. فرآیند بهینه‌سازی، یک موتور احتراق داخلی با ظرفیت نامی kW2440 را به عنوان محرک اولیه، برای مطالعه موردی هتل، پیشنهاد می‌دهد که علی رغم کاهش عمده آلاینده‌های تولیدی CO2، CO، NOx و SOx در حالت سراسری، باعث افزایش 5/92، 79/0 و 1/84 درصدی آلاینده‌های CH4، CO و NOx نسبت به سیستم سنتی، در محل مصرف می‌شود. از طرفی، عملکرد اقتصادی واحد تولید توان سیستم با تغییر در شرایط محیطی، نشان دهنده آن است که اگر شرایط واقعی محیطی در بازدهی موتورگاز‌سوز در نظر گرفته نشود، درآمدهای محاسبه شده سیستم اطمینان لازم را نخواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


[1] International Energy Outlook (IEO) 2016 and EIA, analysis of the impacts of the clean power plan.
http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=527&t=1

[2] Ebrahimi M, Keshavarz A (2014) Combined cooling, heating and power, decision- making, design and optimization, chapters one and two, 1st edn.

[3] Wu DW, Wang RZ (2006) Combined cooling, heating and power: A review. Prog Energ Combust 32(5): 459-495.

[4] Haghifam MR, Manbachi M (2011) Reliability and availability modelling of combined heat and power (CHP) systems. Int J Elec Power 33(3): 385-393.

[5] Sanaye S, Meybodi MA, Shokrollahi S (2008) Selecting the prime movers and nominal powers in combined heat and power systems. Appl Therm Eng 28(10): 1177-1188.

[6] Ghasemzadeh H, Maerefat M, Azimi A (2013) Desing combined cooling, heating and power system for residential buildings in Tehran climate. Modares Mechanical Engineering 13(2): 109-122. (In persain)

[7] Cardona E, Piacentino A (2003) A methodology for sizing a trigeneration plant in mediterranean areas. Appl Therm Eng 23(13): 1665-1680.

[8] Ghaebi H, Karimkashi S, Saidi MH (2012) Integration of an absorption chiller in a total CHP site for utilizing its cooling production potential based on R-curve concept. Int J Refrig 35(5): 1384-1392.

[9] Ebrahimi M, Keshavarz A (2013) Sizing the prime mover of a residential micro-combined cooling heating and power (CCHP) system by multi-criteria sizing method for different climates. Energy 54: 291-301.

[10] Sanaye S, Khakpaay N (2014) Simultaneous use of MRM (maximum rectangle method) and optimization methods in determining nominal capacity of gas engines in CCHP (combined cooling, heating and power) systems. Energy: 72: 145-158.

[11] Wu Q, Ren H, Gao W, Ren J (2014) Multi-criteria assessment of combined cooling, heating and power systems located in different regions in Japan. Appl Therm Eng 73(1): 660-670.

[12] Maerefat M, shafie P (2014) Multi-criteria evaluation of CCHP system under different operating strategies for an office building in Tehran using AHP method. Modares Mechanical Engineering 14(8): 37-48. (In persain)

 [13] Zeng R, Li H, Jiang R, Liu L, Zhang G (2016) A novel multi-objective optimization method for CCHP–GSHP coupling systems. Energ Buildings 112: 149-158.

[14] Sanaye S, Ghafurian MM (2016) Applying relative equivalent uniform annual benefit for optimum selection of a gas engine combined cooling, heating and power system for residential buildings. Energ Buildings 128: 809-818.

[15] Feng L, Dai X, Mo J, Shi L (2019) Performance assessment of CCHP systems with different cooling supply modes and operation strategies. Energ Convers Manage 192: 188-201.

[16] Lin H, Yang C, Xu X (2020) A new optimization model of CCHP system based on genetic algorithm. Sustain Cities Soc 52: 101811.

[17] Tavakoli Dastjerd F, Ghafurian MM, Shafiei Mayam MH (2016) Investigation of how to choose capacity of gas engine in optimization CCHP systems with GA; Case study: Water sports complex. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering 48(1): 79-92. (In persain)

[18] Ebrahimi M, Keshavarz A (2012) Climate impact on the prime mover size and design of a CCHP system for the residential building. Energ Buildings 54: 283-289.

[19] Catalogue of CHP Technologies, US Environmental Protection Agency, (February 2014).

[20] Ghafurian MM, Niazmand H (2018) New approach for estimating the cooling capacity of the absorption and compression chillers in a trigeneration system. Int J Refrig 86: 89-106.

[21] Sanaye S, Ghafurian MM, Tavakoli Dastjerd F (2016) Applying Relative Net Present or Relative Net Future Worth Benefit and exergy efficiency for optimum selection of a natural gas engine based CCHP system for a hotel building. J Nat Gas Sci Eng 34: 305-317.

[22] https://greet.es.anl.gov/files/emission-factors-2014, Accessed on 8 December 2018.

[23] Vachnadze GS, Tiginashvili ZT, Tsereteli GV, Aptsiauri BN, Nishnianidze QG (2016) Carbon stock sequestered from the atmosphere by conditions of global warming. Ann Agrar Sci 14(2): 127-132.