پایان نامه با موضوع ضریب تاثیر، شرایط آب و هوایی، نیروی انسانی، سود شرکتها

مدل سازی کندانسور و پمپ
کندانسور نیز با توجه به دمای آب ورودی که25 در نظر گرفته شده است و اختلاف دمای آب ورودی و خروجی که 10 میباشد با توجه به روابط زیر مدلسازی شده است: سه سیستم خنک کاری آب خنک کن پیشنهاد میشود:
کندانسورهای هوایی
برج هلر
برجتر
هر یک از این موارد دارای نقاط ضعف و قدرت میباشند. کندانسورهای هوایی با توجه به شرایط آب و هوایی گرم و خشک نیاز به مساحت زیادی دارند که بتوانند اختلاف دمای کم بین بخار و هوا را جبارن نمایید البته عملکرد این خنک کاری در روزهای گرم سال دچار اختلال می شود. در برج هلز با توجه به مگاوات پایین و هزینهی اولیهی بالا استفاده از این نوع برجها مقرون به صرفه نمیباشد. برجتر نیز با توجه به شرایط آب و هوایی میتوان خنک کاری مطلوبی را انجام دهد و تنها مشکل آن مصرف بالای اب میباشد. همانطور که در نیروگاه شهید مفتح همدان این نیروگاه باعث نابودی بخش عظیمی از محیط زیست در این منطقه شده و باعث پایین رفتن سطح آب شده است.
با توجه به موراد ذکر شده استفاده از برجتر میتوان از نقطه نظرطراحی و عملکرد صحیح نیروگاه با توجه به نوع آب و هوا پیشنهاد گردد هر چند که میزان مصرف آب بالای آن یکی از اشکالات اساسا میباشد که میتوان به روش [25] اتلافات این سیکل را به حداقل رسانید و در وهلهی دوم استفاده از خنک کن هوایی مورد نظر میباشد که با افزایش سطح و طراحی برای شرایط منطقهی اهواز تا حدودی میتوان از اختلال در عملکرد سیستم جلوگیری به عملآورد ولی با افزایش دما بیش از حد در حدود 50 درجه سانتیگراد عملکرد آن به شدت مختل میشود برای مثال با توجه به دمای کنداسور که 48 درجه سانتیگراد میباشد بخار با این دما با کیفیت 88 الی 98 درصد وارد شده و هوا با دمای 50 درجه بخواهد آن را خنک کند که این روند امکان پذیر نخواهد بود در نتیجه نمیتوان از این سیستم خنک کاری در این شرایط بهره مطلوب را برد. شکل 2-25. شماتیکی از سیستم خنک کاری هوایی[26] شکل 2-26. شماتیکی از سیستم خنک کار برجتر [26] کار پمپ در این مدلسازی، هم غلبه بر افتهای موجود و هم افزایش فشار کندانسور به فشار بخار اصلی میباشد که به صورت زیر محاسبه میگردد:
که راندمان ایزنتروپیک پمپ () 80% میباشد.
طراحی سیستم ذخیره ساز
همانطور که در بخش مقدمه بیان شد، یکی از ویژگیهایی که نیروگاههای برج مرکزی را نسبت به سایر نیروگاههای خورشیدی برتری بخشیده است قابلیت ذخیره سازی و فاکتور ظرفیت بالای آنها به واسطهی دمای عملکرد بالای آن است که به واسطهی مخازن ذخیره محقق میگردد. علاوه بر ذخیره سازی انرژی و بالا رفتن فاکتور ظرفیت، سیستم ذخیره ساز برای تضمین ورود دبی ثابت به HRSG ضروری است چرا که توربین های بخار با ظرفیت ثابتی کار میکنند و امکان ورود دبی بخار متغیر در آنها وجود ندارد از طرفی میزان شار دریافتی رسیور در طول روز متغیر است و این امر باعث متغیر بودن دبی خروجی از رسیور میشود. از طرفی گذر ابر در آسمان و سایه انداختن بر روی مزرعه ی خورشیدی نیز از دیگر عوامل متغیر بودن دبی خروجی از رسیور میباشد. برای رفع این مشکل ابتدا گرمای دریافتی از مزرعهی خورشیدی درون تانکهای به شدت عایق شده ذخیره میشود و سپس با دبی ثابت جهت تولید بخار از آن استفاده میشود. سیستم ذخیره در نیروگاههای برج مرکزی برای اولین بار در نیروگاه Solar one بکار گرفته شد. سیستم ذخیره ساز این نیروگاه شامل مخزنی از روغن و ستگ بود و فاکتور ظرفیت پایینی داشت. در سال 1995 و در پروژهی Solar two از نمک نیترات مذاب شده هم برای سیال انتقال حرارت و هم به عنوان ذخیره ساز استفاده شد این امر باعث حذف هزینهی گزاف مبدلهای حرارتی بین رسیور و سیستم ذخیره شد. این سیال به واسطهی ظرفیت گرمایی بالا برای ذخیره سازی مناسب است. از آن پس نمک نیترات مذاب شده بعنوان یک ذخیره ساز ایدهآل در پروژههای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است.
سیستم ذخیرهی در این پروژه مشابه سایر نیروگاههای برج مرکزی همراه با مذاب نمک نیترات، از دو تانک ذخیرهی سرد در دمای 290 درجهی سانتیگراد و گرم در دمای 565 درجه سانتیگراد تشکیل شده است. هنگامی که در اولین ساعات صبح سیستم شروع به کار میکند به دلیل شار حرارتی پایین دبی سیال انتقال حرارت گرم شده در رسیور قادر به تولید بخار در HRSG به میزان مورد نیاز برای توربین بخار نیست از این رو این سیال در دمای 565 درجهی سانتی گراد وارد سیستم ذخیره ی گرم میشود این روند ادامه پیدا میکند تا شار دریافتی رسیور به میزانی افزایش پیدا کند که دبی سیال گرم شده قادر به تولید بخار به میزان مورد نیاز برای استفاده درتوربین بخار شود. سپس سیال نمک نیترات از سیستم ذخیره برای تولید بخار به HRSG فرستاده میشود. در ادامه دبی سیال گرم شده در رسیور از مقدار مورد نیاز نیز بیشتر میشود که این میزان مازاد در تانک ذخیره نگه داشته می شود تا در ساعات نبود خورش ید از آن استفاده شود.
در این پروژه منظور از طراحی سیستم ذخیره تعیین ابعاد تانک های ذخیرهی سرد و گرم و تعیین ساعت شروع به کار نیروگاه در تمامی روزهای سال و همچنین محاسبهی حجم ذخیره سازی نمک نیترات در تمام روزهای سال و در نهایت تعیین فاکتور ظرفیت در هر روز و در تمام سال میباشد. برای این منظور ابتدا دبی مورد نیاز برای HRSG برای توان مورد نظر نیروگاه محاسبه شد. سپس با در نظر گرفتن دبی kg/s14 برای شروع کار نیروگاه، زمان شروع کار بدست آمد. سپس به فاصلههای زمانی 3 دقیقه دبی سیال خروجی از رسیور محاسبه شد. با محاسبهی اختلاف بین سیال خروجی و ورودی تانک ذخیره از زمان شروع کار تا زمان پیک دبی ورودی به تانک، حجم تانک محاسبه شد. سپس با محاسبهی مقدار مازاد سیال گرم شده و دبی مورد نیاز HRSG مدت زمان تولید توان نیروگاه و فاکتور ظرفیت با ذخیرهی سیال بدست آمد. آنالیز اقتصادی
از آنجا که بحث بر سر نیروگاههای برج مرکزی در ایران کاملا جدید میباشد و هیچ گونه فعالیت عملی و تئوری در این زمینه تا کنون صورت نگرفته است. بررسی دقیق هزینههای ساخت و راه اندازی آن با توجه معیارها و قیمتهای داخلی ناممکن است. از این رو تلاش شده تا با بررسی هزینههای ساخت و راه اندازی نیروگاه در خارج از کشور و با قیمتهای آزاد جهانی که در مرجع [gemasolar] که با توجه به هزینهی ساخت نیروگاههای ساخته شده بدست آمده است برآوردی از هزینههای این نیروگاه بدست آورد. هزینههای محاسبه شده در این بخش شامل هزینههای برنامه ریزی، ساخت و عملکرد نیروگاه خواهد بود.
هزینهی سرمایه گذاری
برای محاسبهی هزینهی سزمایه گذاری نیروگاه لازم است اجزا نیروگاه را به بخشهای کوچکتر تقیسم کرد تا بتوان هزینهی هر کدام و در واقع سهم هر کدام از آنها را در هزینهی سرمایه گذاری را محاسبه کرد. از این رو ابتدا به طور جداگانه هزینههای مربوط به مزرعهی خورشیدی، برج و رسیور و بخش نیروگاهی محاسبه میشود.
هزینه های مربوط به زمین[4]
هزینههای مربوط به زمین به دو بخش قیمت زمین و هزینهی آمادهسازی زمین تقسیم میشود. از آنجا که احداث این نیروگاه در زمینهای بیابانی پیش بینی شده از قیمت زمین صرف نظر شده است و فقط هزینههای مربوط به آمادهسازی زمین مورد بررسی قرار میگیرد. با مراجعه به مرجع [gemasolar] هزینهی آماده سازی زمین IImprovment به صورت زیر محاسبه خواهد شد:
I_Improv=I_Improv^0 (A_Terrain/(A_Terrain^0 ))^(S_Improv ) و در آن A_Terrain مساحت زمین مورد استفاده، A_Terrain^0 مساحت پایه که 2.8 km2 در نظر گرفته میشود. I_Improv^0 هزینهی آماده سازی مساحت پایه که 1.1M$ محاسبه شده و در نهایت S_Improv ضریب مقیاس (Scaling factor) است که اندازهی آن 0.3687 است.
با در نظر گرفتن 2.6 km2 مساحت زمین مورد استفاده در نیروگاه طراحی شدهی این پروژه با توجه به شکل() و با استفاده از معادلهی (فوق) هزینهی مورد نیاز جهت آماده سازی زمین 1.070351 M$ برآورد میشود.
هزینهی هلیوستات
هزینه مربوط به هلیوستات به چند بخش تقسیم میشود: هزینههای مستقیم، هزینههای ارتقا اپتیک، هزینهی Overhead و در نهایت هزینههای غیر مستقیم. I_Hel=I_(Hel,Dir)+I_(Hel,Optic)+I_(Hel,Over)+I_(Hel,Indir)
هزینههای مستقیم شامل هزینهی بخشهای مختلف هر هلیوستات مانند ساختار فلزی، پایهی نگهدارنده، سیستم محرک و آینهها شامل مواد اولیه و هزینهی تولید و نصب آنها به همراه هزینهی نیروی انسانی میشود. لازم به ذکر است که هزینههای محاسبه شده برای هر بخش با واحد [$/u] و برای یک هلیوستات میباشد و در سه ضریب ضرب میشود ضریب تاثیر مقیاس، ضرب تاثیر بزرگی و ضریب هزینه.
ضریب تاثیر مقیاس در حقیقت تاثیر مساحت هر هلیوستات را بیان میکند(شکل3-1) و بر اساس هزینهی ساخت انواع هلیوستاتها با سایزهای مختلف بدست آمده است. ضریب تاثیر بزرگی در واقع بیانگر تاثیر تعداد کل هلیوستاتها در هزینهی ساخت است به این معنی که تولید هلیوستاتها هر چه انبوهتر باشد هزینهی نهایی هر کدام کمتر خواهد شد. این ضریب تابعی از بزرگی نیروگاه به صورت لگاریتمی میباشد. ضریب هزینه در واقع تاثیر گذر زمان بر روی قیمتهای محاسبه شده تا کنون را بیان میکند. شکل 3-1. تاثیر افزایش مساحت و تعداد هلیوستات بر هزینه های تولید [4]
در نتیجه هزینه مستقیم هلیوستات به صورت مجموع هزینههای بخشهای مختلف که بیان شد بدست میآید[4]:
I_(Hel,Dir)=N_Hel ∑_i▒{C_Dir }_i
که در این معادله N_Hel تعداد کل هلیوستاتها و C_Dir با توجه به معادلهی(زیر) و جدول (زیر) بدست میآید[4]: C_Dir=reference×scaling effect ×volume effect×price index
= C_Dir^0 × (A_Hel/(A_Hel^0 ))^s × 〖pr〗^(〖log〗_2 V_Hel/(V_Hel^0 )) × pi A_Hel^0 مساحت مرجع و برابر با 148 m2 و V_Hel^0 حجم تولید مرجع و برابر با 1625 واحد میباشد. با استفاده از این معادلات برای نیروگاه طراحی شده هزینهی مستقیم 17576 $/u بدست آمد.
ثابت های معادله ی هزینه های هلیوستات[4]
صفحات آینههای هلیوستاتها به واسطهی فاصلهی زیادی که تا رسیور دارند باید از دقت ساخت بالایی برای هدف گیری رسیور برخوردار باشند. با این حال در عمل باز هم این صفحات خطا دارند و پرتوهای بازتاب شده از یکدیگر فاصله میگیرند و بخشی از آنها در فضای اطراف رسیور تلف میشوند. هر چه این صفحات با دقت بیشتری ساخته شوند هزینهی ساخت آنها نیز افزایش پیدا میکند. این هزینهی دقت ساخت بعنوان هزینهی ارتقاء اٌپتیک معرفی شد.
I_(Hel,Optic)=N_Hel C_Optic
که در این معادله: C_Optic=0.01×〖10〗^(-3) (1/(σ_slope )^2 -1/(σ_slope^0 )^2 ) A_Hel
σ_slope زاویهی انحراف صفحات آینه و σ_slope^0 زاویهی انحراف مرجع است که برابر با 4.14 mrad میباشد. در این پروژه زاویهی انحراف برای آینهها 2.6 mrad در نظر گرفته شده که برابر با این مقدار برای نیروگاه Gemasolar است. در نتیجه هزینهی ارتقاء اپتیک 98.76 $/u بدست میآید.
سومین هزینه، هزینههای Overhead است که شامل هزینههای سود شرکتهای مشارکت کننده در بخشهای مختلف ساخت و نظارت و مهندسی و هزینههای مازاد دیگر است. این هزینه تابعی از هزینههای مستقیم و مقیاس بزرگی پروژه میباشد و معمولا بین 15 تا 20 درصد هزینههای مستقیم با تاثیر فاکتور بزرگی به صورت لگاریتمی است[4].
I_(Hel,overH)=I_(Hel,Dir)×or×(〖pr〗_overH )^(〖log〗_2 V_Hel/(V_Hel^0 ))
با در نظر گرفتن or (overhead ratio) برابر با 20% و 〖pr〗_overH برابر با 0.96 مطابق با نیروگاه Gemasolar هزینهی overhead برای نیروگاه طراحی شده در این پروژه 3378 $/u برآورد میشود.
در نهایت چهارمین هزینه برای هلیوستات، هزینههای غیر مستقیم میباشد که شامل طراحی و مهندسی، هزینههای مربوط به تامین امکانات تولید و هزینهی کرایهی تجهیزات و ماشین آلات و… میباشد. در این بخش نیز هزینهها با توجه به هزینهی نیروگاههای ساخته شده بعنوان مرجع و ضرایب تصحیح کننده محاسبه میشود.
هزینههای مرجع برای مهندسی، امکانات تولید و تجهیزات به ترتیب$ 250000 ،$ 800000 و$ 200000 برای 1625 هلیوستات با مساحت 148 مترمربع در نظر گرفته شده است. سپس با روشی مشابه با هزینههای مستقیم میتوان هزینهی غیر مستقیم برای این پروژه را محاسبه کرد.
I_(Hel,Indir)=∑_j▒{I_Indir }_j
که در این معادله :
I_Indir=I_Indir^0×(A_Hel/(A_Hel^0 ))^s×〖pr〗^(〖log〗_2 V_Hel/(V_Hel^0 ))× pi
ثوابت هزینه های غیر مستقیم[4] این محاسبات هزینهی$/u 941.85 برای هر هلیوستات در بخش هزینههای غیر مستقیم را نشان میدهد.
با محاسبهی هزینههای شکسته شده برای هلیوستات در نهایت هزینهی تولید یک هلیوستات برای این پروژه $ 21995 بدست میآید.
هزینهی برج و رسیور
در ابتدا به بررسی هزینههای مربوط به قسمت برج پرداخته میشود. مطالعه و محاسبهی هزینهی برج به ارتفاع و نوع برج که شامل بتنی و فولادی وابسته است. در این بخش نیز مانند محاسبهی هزینههای مربوط به هلیوستات و زمین، یک هزینهی مرجع در نظر گرفته میشود و سپس با مطالعات صورت گرفته این هزینهها برای پروژهی مورد نظر اصلاح میشود. هزینهی مرجع برای یک برج بتنی با ارتفاع m 75 به میزان M$ 1.6 میباشد و روابط موجود برای برج تا m 250 ارتفاع معتبر میباشد. در این مطالعه فاکتور مقیاس (Scaling Factor) تقریبا 1.8 تخمین زده شده و بررسی چندین برج در نقاط مختلف دستیابی به نسبت پیشرفت (Progress ratio) کمک کرده است و 〖pr〗_tow=9526 در نظر گرفته شده است. شاخص قیمت نیز تا سال 2013 برای ساخت برج بتنی 〖pi〗_Tow=1.0816 برآورد شده است[4].
I_Tow=I_Tow^0×(H_Tow/(H_Tow^0 ))^(s_Tow )×〖pr_Tow〗^(〖log〗_2 V_Tow/(V_Tow^0 ))× 〖pi〗_Tow
که در این معادله: I_Tow^0=1.6 [M$] H_Hel^0=75 [m]
s_Tow=1.797 ]]>

Author: mitra1--javid

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *