مطالعات مدیریت توسعه سبز

مطالعات مدیریت توسعه سبز

بهینه سازی یک سیستم چند منبعی مبتنی بر روش شبیه سازی گذرا و روش شناسی سطح پاسخ با محوریت انرژی های تجدید پذیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
عباس مطلبی 1
سید احمد شایان نیا 1
مهدی امیر میاندرق 2
ابراهیم نیک نقش 1
1 گروه مدیریت صنعتی، واحد فیروزکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزکوه، ایران
2 گروه ریاضی، واحد فیروزکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزکوه، ایران
10.22077/jgdms.2024.7333.1089
چکیده
هدف این مطالعه بهینه سازی یک سیستم چند منبعی  با محوریت انرژی های تجدید پذیر با روش شبیه سازی گذرا و روش شناسی سطح پاسخ می باشد. در ابتدا دو عامل مستقل یعنی پنل های فتوولتائیک و دستگاه cchp بعنوان متغیرهای طراحی و در ادامه 7 تابع هدف شامل مصرف کل برق، مصرف کل گاز، کل مصرف سوخت cchp، هزینه نگهداری و تعمیرات، هزینه توقفات خطوط تولیدی، میزان کاهش آلاینده های زیست محیطی و بازگشت سرمایه بعنوان پاسخ اقتصادی برای بهینه سازی توسط روش شبیه سازی گذری و روش طراحی آزمایش(سطح پاسخ) مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان داد بهینه سازی به روش طراحی آزمایش در نقطه بهینه در مساحت پنل فتوولتائیک 5/16143مترمربع و در توان cchp 29/2328 کیلوات رخ می‌دهد که بازگشت سرمایه آن 29/2 سال است. همچنین اثر تغییر عامل های مساحت پنل های خورشیدی و توان cchp روی تابع مطلوبیت به حالت بهینه و مقدار 729/0 رسیده است، مفهوم این مقدار یعنی ترکیب متغیرهای انتخاب شده در بهینه سازی در بهترین حالت سیستم بهینه به مقدار تابع مطلوبیت 729/0  می رسد که عددی بسیار نزدیک بیشترین مقدار ممکن یعنی حالت ایده آل تابع مطلوبیت 1 می باشد؛ پیشنهاد می شود در مطالعات آینده از منابع انرژی دیگر نظیر باد و زمین گرمایی و همچنین با روش های الگوریتم های هوش مصنوعی بررسی گردد.
کلیدواژه‌ها
انرژی های تجدید پذیر
بهینه سازی
سیستم های گذری
بهینه سازی چند پاسخی
طراحی آزمایش
Alaie, O., Maddahian, R., & Heidarinejad, G. H. (2021). Investigation of thermal interaction between shallow boreholes in a GSHE using FLS-STRCM model. Renewable Energy, 175(18), 1137-1150. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.05.073
AlManea, A., Hakim, T., Kadhim, A., & Egab, K. (2022). Experimental and numerical study to develop the TRNSYS model for an active flat plate solar collector with an internal serpentine tube receiver. Geothermics, 117(21), 10-28. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2022.100189
Assareh, E., Mousavi, S., Ahmadinejad, M., & Ghodrat, M. (2023). New optimized configuration for a hybrid PVT solar/electrolyzer/absorption chiller system utilizing the response surface method as a machine learning technique and multi-objective optimization. Energy, 281(52), 112-125. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.128309
Attar, N., Naili, N., Khalifa, M., & Hazami, A. (2013). Parametric and numerical study of a solar system for greenhouse heating equipped with a buried exchanger. Energy Conversion and Management, 70(19), 163-173. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.02.017
Chai, D., John, Z., & Nathwani, W. (2013). Simulation of cogeneration within the concept of smart energy networks. Energy Conversion and Management, 75(15), 453-465. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.06.045
Chargui, R., Sammouda, H., & Farhat, A. (2012). Geothermal heat pump in heating mode: Modeling and simulation on TRNSYS. International Journal of Refrigeration, 35(7), 1824-1832. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2012.06.002
Derringer, G., & Suich, R. (1980). Simultaneous optimization of several response variables. Journal of Quality Technology, 12(4), 214-219. https://doi.org/10.1080/00224065.1980.11980968
Gustavo, A., LujanMoren, O., & Phillip, R. (2018). Design of experiments and response surface methodology to tune machine learning hyperparameters, with a random forest case-study. Expert Systems with Applications, 275(10), 468-471. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2018.05.024
Izadi, A., Shahafve, M., & Ahmadi, P. (2022). Neural network genetic algorithm optimization of a transient hybrid renewable energy system with solar/wind and hydrogen storage system for zero energy buildings in different weather conditions. Energy Conversion and Management, 260(15), 125-134. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115593
Komar, P., & Adon, H. (2021). Long-term performance analysis using TRNSYS software of hybrid systems with PV-T. Energy, 14(21), 14-21. https://doi.org/10.3390/en14216921
Li, Y., Lu, L., & Yang, H. (2010). Energy and economic performance analysis of an open cycle solar desiccant dehumidification air-conditioning system for application in Hong Kong. Solar Energy, 84(12), 2085-2095. https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.09.006
Madas, S., Narayanan, R., & Gudimetla, R. (2023). Single and multi-objective optimization of PVT performance using response surface method using CuO nanofluid. Solar Energy, 263(82), 52-68. https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.111952
Nadami, Y., & Dalvandi, M. (1402). The role of globalization in the relationship between energy consumption and economic growth. Green Development Management Studies, 1(3), 20-35. https://gmd.birjand.ac.ir/article_2433.html (in Persian)
Salameh, T., Alkhalidi, R., Hussien Rabaia, M., & Swailmeen, Y. (2022). Optimization and life cycle analysis of a solar absorption chiller designed for a small house in the United Arab Emirates using tube technology. Renewable Energy, 275(10), 468-471. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.07.121
Salehi, A., & Abdoli, M. (1388). The necessity of developing power plants for the simultaneous production of electricity and biogas-burning heat in the country. Iranian Energy Magazine, 12(30), 13-24. https://civilica.com/doc/92231 (in Persian)
Sarabia, L., & Ortiz, M. (2009). Response surface methodology (Volume 1). Pages 345-390. https://doi.org/10.1016/B978-044452701-1.00083-1
Shafay, A., Gad, A., & Attia, E. (2023). Optimization of performance and emission outputs of a CI engine powered with waste fat biodiesel: A detailed RSM, fuzzy multi-objective and MCDM application. Energy, 275(10), 468-471. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127356
Sultana, M., & Ranjan Dhar, R. (2023). Performance evaluation of high-pressure cooling by using external rotary liquid applicator in milling Ti–6Al–4V alloy. Helion, 9(7), 71-76. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e17671
Varghese, E., & Hemavathi, M. (2023). Design expert software for RSM and ME: Overview, design generation and analysis. http://eprints.cmfri.org.in/17377/
Yan, C., Hayder, A., Dhahad, H., Togun, A. S., & El-Shafay, A. (2022). Development and transient performance analysis of a smart energy system connected to a decentralized grid based on solar-geothermal hybrid resources; Technical-economic evaluation. Sustainable Cities and Society, 76(21), 25-34. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103425
Yaqoubi, N., & Salehi, M. (1402). Investigating and explaining the implementation of renewable resource management policies in line with the sustainable development of Sistan region. Quarterly Journal of Environmental, Green Development Management Studies, 2(2), 124-151. https://gmd.birjand.ac.ir/article_2779.html (in Persian)
Żabnieńska-Góra, A., Khordehgah, N., & Jouhara, N. (2021). Annual PV/T system performance analysis for the heat demand of a low-energy single-family building. Renewable Energy, 275(10), 468-471. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.10.123
Zhao, N., Wang, W., & Yao, Z. (2024). A novel multi-objective optimization model of solar-driven methanol steam reforming system combining response surface methodology and three-dimensional numerical simulation. Energy Conversion and Management, 300(15), 86-79. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117986
Zhiwei, Y., & Wang, J. G. (2024). A multi-objective optimization approach for a fault geothermal system based on response surface method. Geothermics, 117(21), 10-28. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2023.102887

  • تاریخ دریافت 04 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 04 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 24 خرداد 1403