عنوان پایان‌نامه: امکان‌سنجی فنی و اقتصادی ورود ذخیره سازی هیدروژن از منابع تولیدی برق تجدیدپذیر به سبد انرژی کشور با رویکرد کاهش ناترازی برق

دانشجو: مهدی کربلایی آقابابایی

گروه آموزشی: فنی مهندسی

دانشگاه: پژوهشگاه مواد و انرژی

رشته تحصیلی: مهندسی انرژی های تجدیدپذیر

مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد

استاد راهنما: دکتر سعید رهگذر - دکتر مازیار دهقان

کارفرما: مجتمع فولاد مبارکه

تاریخ دفاع: 1403-06-28

چکیده: 

عرضه و تقاضای انرژی، دو بخش مهم سیستم انرژی می‌باشند که لازم است عرضه، تقاضای انرژی را تامین کند. با ورود انرژی‌های تجدیدپذیر، باتوجه‌به وابستگی به منابع طبیعی، نوسانات تولید بسیار بالایی در طول شبانه‌روز دارند که با افزایش سهم این روش تولید برق، میزان تولید برق در برخی ساعات روز از تقاضای آن بیشتر خواهد شد که استفاده از ذخیره‌سازهای برق را الزامی می‌کند. در این پژوهش با واردکردن داده‌های تولید و عرضه منابع اولیه انرژی که عمدتاً نفت و گاز است و در ادامه با مشخص نمودن مسیر و فرایند فرآورش و تولید حامل‌های انرژی و در نهایت تعریف تکنولوژی‌های تبدیل انرژی، سیستم عرضه و تقاضای انرژی کشور در نرم‌افزار LEAP مدل‌سازی شده است. از سوی دیگر داده‌های مربوط به تقاضای انرژی در دو سناریو بهینه‌سازی و ادامه روند موجود تا سال 1420 از دورنمای انرژی کشور وارد نرم افزار مدلسازی شده است و داده‌های ساعتی مصرف برق نیز از پایگاه شرکت مدیریت برق ایران استخراج شده است. در این سیستم مدلسازی، بخش تولید برق مهمترین بخش بوده که در آن تکنولوژی‌های مختلف تولید برق و داده‌های فنی و اقتصادی مرتبط با آنها نیز در این قسمت وارد شده است. برای ورود برق تجدیدپذیر در این بخش، 1042 سایت‌ بادی و خورشیدی شناسایی شده توسط ساتبا (8/95 گیگاوات خورشیدی و 5/66 گیگاوات بادی) و پتانسیل فتوولتاییک خانگی ارائه شده که بصورت ساعتی میزان تولید آنها از پایگاه‌های PVGIS و Renewable.ninja استخراج شده است و براساس هزینه تراز شده برق تولیدی از این سایت‌ها، اولویت‌بندی آنها صورت گرفته است. در نهایت با استفاده از نرم افزار LEAP و ابزار بهینه سازی NEMO با روش HiGHS، تولید برق در سناریوهای مختلف تقاضای انرژی، ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر و وجود سیستم ذخیره‌ساز هیدروژنی(16 سناریو) بررسی شده‌اند. سناریو با تقاضای روند موجود و سیستم بهینه عرضه برق تنها سناریو دارای سیستم ذخیره‌ساز بوده و ظرفیت آن در سال 1420 به 7/22 گیگاوات می‌رسد. این ذخیره ساز از سال 1416 در این سناریو وارد شده که بین سال‌های 1416-1420 در سناریو با ذخیره‌ساز هیدروژنی، 54% ظرفیت نیروگاه‌های فسیلی کمتر و 545% ظرفیت برق تجدیدپذیر بیشتری نسبت به سناریو بدون سیستم ذخیره‌ساز توسعه یافته است. همچنین افزایش تولید برق از منابع بادی و خورشیدی در سناریو با ذخیره‌ساز هیدروژنی بین این سال‌ها 573% بیشتر از سناریو بدون ذخیره ساز هیدروژنی بوده و افزایش تولید برق از منابع فسیلی در سناریو بدون ذخیره ساز هیدروژنی 52/14 میلیون بشکه معادل نفت خام بوده که در این مدت برای سناریو با ذخیره سازی هیدروژنی 32/1 برابر این مقدار کاهش یافته است. علاوه بر آن هزینه های تجمعی به قیمت ثابت در سناریو بدون سیستم ذخیره ساز هیدروژنی بین سال‌های 1416-1420، 6/23% بیشتر از سناریو با سیستم ذخیره‌ساز هیدروژنی است. شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران، شرکت فولاد مبارکه و موسسه مطالعات بین المللی انرژی، حامیان و متقاضیان این پژوهش بوده اند.

کلیدواژه: ناترازی انرژی، انرژی‌های تجدیدپذیر، ذخیره‌ساز هیدروژنی، بهینه‌سازی عرضه برق، مدل‌سازی LEAP