مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل انرژی و اگزرژی و بهبود کارکرد نیروگاه بخار در بارهای عملکردی مختلف با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نویسندگان
مصطفی باغشیخی 1
حسین صیادی 2
1 دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشیار دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
تولید توان و مصرف برق یکی از شاخص‌های پیشرفت صنعتی هر کشور محسوب می‌شود. در ایران بخش اعظم تولید برق با استفاده از نیروگاه‌های حرارتی بخار صورت می‌پذیرد. تنظیم بهینه پارامترهای مختلف در این نیروگاه‌ها منجر به کارآیی بهینه عملکرد این واحدها شده و بیشترین سود را برای صاحبان آن‌ها به همراه خواهد داشت. یکی از فاکتورهایی که بر میزان مصرف سوخت و تولید برق واحدهای تولید توان بخار تاثیرگذار است، دبی زیرکش‌های آب تغذیه می‌باشد. هدف از پژوهش حاضر بهینه‌سازی عملکرد واحد نیروگاهی با تنظیم بهینه زیرکش‌های آب تغذیه نیروگاه می‌باشد. از طرفی بهینه‌سازی در سیستم‌های انرژی پیچیده نظیر نیروگاه به‌خاطر مدل‌های ریاضی سنگین حاکم بر مساله، به روش‌های مرسوم ریاضی امری زمانگیر می‌باشد. در این پژوهش پس از تحلیل انرژی و اگزرژی یک نیروگاه بخار 1000 مگاواتی، با استفاده از یکی از روش‌های محاسبات نرم به نام الگوریتم ژنتیک، به تنظیم دبی زیرکش‌های مختلف نیروگاه به منظور استحصال بیشترین سود پرداخته می‌شود. الگوریتم مورد استفاده در این پژوهش، سود نیروگاه را در کارکرد بار 60%، 80% و 100% بار طراحی، به ترتیب 2242080، 2575360 و 1223840 دلار در سال نسبت به حالت طراحی فعلی نیروگاه افزایش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
نیروگاه بخار
بهینه سازی
زیرکش آب تغذیه
الگوریتم ژنتیک

عنوان مقاله English

Operation improvement of steam power plant at various loads by using the genetic algorithm

نویسنده English

Mostafa Baghsheikhi 1
1 Mechanical Engineering Faculty, Khaje Nasir Toosi University of Technology
چکیده English

Electricity generation and consumption are the indicators of industrial development in each country. Most of the electricity generation in Iran is produced by the steam power plants. Optimum regulation of various parameters leads to the best operation of these power stations. Mass flow rates of the turbines extractions are one of the factors that effects on the fuel consumption and produced electricity of the power plant. The aim of this paper is the optimization of steam power plants by regulation of turbine's extractions mass flow rates in an optimum state. On the other hand, optimization of complex energy systems such as power plants by usual mathematical methods is very time-consuming. In this research, after the energy and exergy analysis of the Shahid Rajaei steam power plant located in Iran, optimization of the plant will be done by one of the soft computing methods namely as the genetic algorithm. Using this method, the profit of the power plant at 60, 80, and 100% of the nominal power was increased 2242080, 2575360, and 1223840 $ per annum, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Steam power plant
Optimization
Feedwater extraction
genetic algorithm
[1] L. Wang, Y. Yang, C. Dong, T. Morosuk, G. Tsatsaronis, Multi-objective optimization of coal-fired power plants using differential evolution, Applied Energy, Vol. 115, No. 15, pp. 254-264, 2014.
[2] S. M. Hossienalipour, A. Mehrpanahi, K. Mobini, Investigation of full repowering effects on techno-economic properties of a steam power plant, Modares Mechanical Engineering, Vol. 11, No. 1, pp. 1-18, 2010. (in (فارسی Persian
[3] V. Khalilzadeh Bavil, J. Mahmoudimehr, Modeling and optimization of the quasi-steady operation of a solar power plant equipped with thermal energy storage system, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 10, pp. 249- 258, 2014. (in Persian فارسی(
[4] F. Hajabdollahi, Z. Hajabdollahi, H. Hajabdollahi, Soft computing based multi-objective optimization of steam cycle power plant using NSGA-II and ANN, Applied Soft Computing, Vol. 12, pp. 3648-3655, 2012.
[5] H. Sayyaadi, T. Sabzaligol, Various approaches in optimization of a typical pressurized water reactor power plant, Applied Energy, Vol. 86, pp. 1301- 1310, 2009.
[6] H. Sayyaadi, T. Sabzaligol, Exergoeconomic optimization of a 1000MW light water reactor power generation system, International Journal of Energy, Vol. 33, pp. 378-395, 2009.
[7] K. Ansari, H. Sayyaadi, M. Amidpour, A comprehensive approach in optimization of a dual nuclear power and desalination system, Desalination, Vol. 269, No. 3, pp. 25-34, 2011.
[8] H. Sayyaadi, M. Baghsheikhi, M. Babaie, Improvement of energy systems using the soft computing techniques, International Journal of Exergy, Vol. 19, No. 3, pp. 315-351, 2016.
[9] S. Sanaye, H. Hajabdollahi, Thermo-economic optimization of solar CCHP using both genetic and particle swarm algorithms, Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 137, pp. 011001 1-11, 2015.
[10] S. Sanaye, H. Hajabdollahi, 4E analysis and multi-objective optimization of CCHP using MOPSOA, Proceedings of the Instituion of Mechanical Engineers, Part E, Vol. 228, No. 1, pp. 43-60. 2014.
[11] I. Dincer, M. A. Rosen, P. Ahmadi, Optimization of Energy Systems, First Edition, pp. 275-297, New York: Wiley, 2017.
[12] E. Gholamalizadeh, M. H. Kim, Thermo-economic triple-objective optimization of a solar chimney power plant using genetic algorithms, Energy, Vol. 70, pp. 204-211, 2014.
[13] K. Maghsoodi Mehrabani, Y. Fani Yazdi, A. Mehrpanahi, S. Nikbakht, Optimization of exergy in repowering steam power plant by feed water heating using genetic algorithm, Indian Journal of Scientific Research, Vol. 1, No. 2, pp. 183-198, 2014.
[14] R. Mottaghian, M. T. Toochaei, M. J. Taheri, E. Rahimzadeh, H. Vahedi, N. Bagheriannia, Z. Mohaghegh, M. Razaghi, H. Askarian, S. Babapour, Research Designing Project of a SPRD Steam Power Plant, Report Number: MPPVT 01/T2 (3-2), Tavanir, Tehran, 1999. (in Persian فارسی(
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 2
اردیبهشت 1397
صفحه 30-36