---

بازتوانی به اضافه کردن واحد(های) توربین گاز به سیکل بخار و استفاده از حرارت گازهای خروجی آنها به منظور بالا بردن راندمان سیکل ایجاد شده، گفته می¬شود. روشهای بازتوانی به دو دسته کلی تقسیم می¬شوند. متداول¬ترین روش بازتوانی، بازتوانی کامل است و جهت بازسازی نیروگاههایی که تقریبا در انتهای عمر مفید کاریشان هستند بکار می¬رود. در چنین حالتی مقادیر هزینه¬های سرمایه¬گذاری اولیه نسبت به حالت احداث سیکل ترکیبی با خصوصیات مشابه به شکل مطلوبی کاهش خواهد یافت. توابع هدف، تابعهای قیمت واحد برق تولیدی نیروگاه و راندمان اگزرژی واحد می¬باشند. این توابع بر اساس متغیرهای مستقل مهم موجود در بویلر بازیاب حرارت، توربینهای بخار و توربین گاز و با توجه به تغییرات دبی سوخت تزریق به داکت برنر مورد بررسی قرار می¬گیرد. در نهایت با توجه به توابع هدف معرفی شده سعی در بدست آوردن بهینه ترین خصوصیات فنی - اقتصادی سیکل بازتوانی نیروگاه بعثت توسط روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک در دو سناریوی بهینه سازی یک¬هدفه و دوهدفه خواهد شد.

---

در یک نیروگاه سیکل ترکیبی که فقط با هدف تولید توان ساخته می شود، بیش از نیمی از انرژی ورودی تلف می گردد. این مقدار اتلاف انرژی می تواند از طریق سیستم های چند محصولی به کارگرفته شود. در این پژوهش نقاط دارای پتانسیل بازیافت حرارت در یک نیروگاه سیکل ترکیبی سه فشاره مورد بررسی قرار گرفت و مقدار حرارت اتلافی قابل بازیافت تعیین گردید. در گام بعدی به منظور استفاده از پتانسیل های حرارتی تغییراتی در سیکل داده شد. پس از انجام مدلسازی، سیستم ترکیبی مورد ارزیابی ترمودینامیکی و اگزرژتیکی قرار گرفت و سپس با استفاده از روش TRR و تحلیل ترمواکونومیک قیمت محصولات تولیدی مشخص گردید. در انتها، با استفاده از یک الگوی جدید، یک تابع دوهدفه- که شامل هزینه ی توان و حرارت تولیدی میباشد- برای سیستم مورد نظر تعریف گردیده و پس از بهینه سازی به وسیله روش الگوریتم ژنتیک، نتایج حاصل در یک نمودار پرتو نمایش داده شده است. نمودار پرتوی حاصل این امکان را فراهم خواهد آورد که با توجه به قیمت برق و حرارت در هر منطقه، نقطه بهینه عملکردی نیروگاه تعیین گردد.

---

مزرعه خورشیدی قسمتی از نیروگاه خورشیدی است که وظیفه مبادله حرارت از خورشید به یک سیال را بر عهده دارد. تناسب اندازه مزرعه خورشیدی با دیگر تجهیزات نیروگاه یکی از عوامل مهم در قیمت تمام شده‌ی برق تولیدی می‌باشد. در این مقاله اندازه بهینه اقتصادی مزرعه خورشیدی تلفیق شده با یک سیکل ترکیبی تعیین گردیده است. بعلاوه الگوریتمی برای شبیه‌سازی عملکرد کلکتور خورشیدی سهموی خطی ارائه شده است. چهار مزرعه خورشیدی با اندازه‌های مختلف ولی مشخصات یکسان در بلوک قدرت در نظر گرفته شده اند. عملکرد حرارتی هر مزرعه در شرایط نامی و شرایط بار جزئی مطالعه شده است. مزرعه خورشیدی و سیکل ترکیبی با کد نویسی در نرم‌افزار EES شبیه سازی شده‌اند. با توجه به اطلاعات هواشناسی ساعتی، تولید انرژی الکتریکی برای یک سال محاسبه گشته است. هزینه تمام شده تولید برق برای هر واحد محاسبه گردیده و سرانجام مزرعه‌ای که کمترین هزینه تولید برق را نتیجه می‌دهد بعنوان مزرعه با اندازه بهینه انتخاب شده است. با توجه به آنالیز اقتصادی انجام شده، اندازه بهینه اقتصادی مزرعه در نیروگاه‌های خورشیدی ترکیبی-تلفیقی تابعی از موقعیت نیروگاه، توان درخواستی HRSG، و قیود بلوک قدرت و مزرعه خورشیدی می‌باشد.

---

توربین گازی تک محوره و سیکل های وابسته به آن به افت فرکانس حساس بوده و تغییر بار ناگهانی و یا افت فرکاس های شدید می تواند منجر به ناپایداری آن ها شود. علت این پدیده به کاهش دبی هوای عبوری از توربین گازی با کاهش سرعت دورانی آن و در نتیجه، تداخل میان حلقه های کنترل دما و گاورنر باز می گردد. این تداخل مانع از افزایش توان توربین و در نتیجه ناپایداری آن می شود. در این مقاله، عملکرد سیکل ترکیبی و توربین گازی با تزریق بخار (سیکل استیگ) که از مهم ترین سیکل های تولید توان بر پایه توربین گازی می باشند، در زمان افت فرکانس و مانورهای گذرا مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دو واحد مشابه بر اساس این دو سیکل توسعه داده شده است و عملکرد آن ها در سناریوهای مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که توربین گازی با تزریق بخار از عملکرد بهتری نسبت به سیکل ترکیبی در زمان افت فرکانس برخوردار می باشد و می تواند تغییر بارهای ناگهانی بزرگتری را تحمل نماید. این عملکرد بهتر توربین گازی با تزریق بخار ، در برخی از نقاط کاری دو برابر بهتر از سیکل ترکیبی مشابه می باشد.

---

در این تحقیق استفاده از سیکل استرلینگ جهت بازیابی اتلاف حرارتی گازهای خروجی موتور احتراق داخلی بررسی شده است. شبیه سازی تک بعدی احتراق جهت پیش بینی بار حرارتی و دمای گازهای خروجی از اگزوز موتور انجام شده است. نتایج تست تجربی موتور گازسوز M۳۵۵G جهت صحه گذاری مدل شبیه‌سازی استفاده شده است. دمای گازهای خروجی از اگزوز در محدوده ۷۱۰-۶۱۰ درجه سانتیگراد و بار حرارتی انتقال یافته به اگزوز ۱۷۶,۷-۸۴.۱ کیلووات اندازه‌گیری شده است. برنامه تهیه شده دمای گازهای خروجی را با میانگین ۳.۸ درصد و توان تولیدی را با میانگین۵.۹درصد خطا پیش‌بینی می‌نماید. آنالیز حرارتی انرژی منتقل شده به سیستم خنک‌کاری، سیستم اگزوز و توان خروجی موتور انجام شده و بیانگر این مطلب است که تقریباً ۲۵ درصد انرژی به سیستم اگزوز هدایت شده است.با نصب گرم‌کن موتور استرلینگ پیشنهادی در مسیر گازهای خروجی از اگزوز بازیابی ۸.۴ کیلووات در بهترین حالت امکان‌پذیر است. شبیه سازی موتور استرلینگ نوع آلفا جهت پیش‌بینی بازیابی انرژی توسط نرم افزار جی‌تی انجام شده و جهت صحه گذاری شبیه‌سازی از نتایج تست موتور سولو استفاده شده است. با توجه به دقت ۹ درصدی در پیش بینی توان تولیدی موتور استرلینگ، موتور جدیدی با فشار کاری پایین‌تر پیشنهاد شده است. با توجه به تغییر دمای گازهای خروجی موتور احتراق داخلی که ناشی از تغییر شرایط کارکردی نظیر دور موتور است، میزان توان تولید شده و راندمان برای موتور استرلینگ محاسبه شده است. آنالیز حرارتی سیکل ترکیبی نشانگر افزایش ۲ تا ۳ درصدی راندمان نسبت به راندمان موتور احتراق داخلی می‌باشد.

---

در این تحقیق، ابتدا سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی، با بازیافت گازهای اتلافی دما بالا، از منظر انرژی و اگزرژی- اقتصادی شبیه‌سازی گردیده است. پیکره‌بندی سیکل ترکیبی به این صورت است که گاز اتلافی دما بالا، ابتدا به عنوان محرک اواپراتور سیکل بخار عمل کرده و گاز اتلافی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک دما پایین اواپراتور سیکل آلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف مانند دمای اواپراتور و کندانسور سیکل بخار و اختلاف دمای پینچ، بر روی مقادیر کار خروجی، بازگشت ناپذیری کلی، بازده انرژی، بازده اگزرژی و متغیرهای اگزرژی- اقتصادی بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که در حالت پایه، بازده انرژی و اگزرژی سیکل ترکیبی به ترتیب ۰,۲۷۸۲ و ۰.۵۲۷۹ بوده و مقدار کار خروجی و بازگشت ناپذیری کلی نیز به ترتیب۷۱۴۰۱ کیلووات و۴۳۶۱۶ کیلووات می‌باشند. فاکتور اگزرژی- اقتصادی کلی برای سیکل ترکیبی نیز، ۱۲.۴۷ درصد است که نشان دهنده بالا بودن مقدار تخریب اگزرژی در اجزا بوده، بطوریکه بالا بردن قیمت ابتدایی در اجزای مختلف به منظور بهبود عملکرد سیستم توصیه می‌گردد. اواپراتور، توربین و کندانسور سیکل بخار، اجزایی هستند که باید از منظر اگزرژی-اقتصادی مورد توجه قرار بگیرند، به دلیل اینکه بالاترین مقدار مربوط به مجموع نرخ هزینه ابتدایی و هزینه تخریب اگزرژی را دارا می‌باشند..

---

با توجه به افزایش روزافزون مصرف و هزینه انرژی‌های تجدید ناپذیر مانند گازطبیعی و الکتریسیته، استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی گرمایی خورشید، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا سیکل رانکین بخار ساده و دو پیکره‌بندی مختلف سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی با محرک کلکتور خورشیدی سهموی خطی، از منظر انرژی و اگزرژی شبیه‌سازی گردیده است. پیکره‌بندی اول، سیکل بخار ساده با محرک کلکتور سهمی خطی بوده و دو پیکره‌بندی سیکل ترکیبی به این شکل عمل می‌کنند که در پیکره‌بندی دوم (سیکل ترکیبی با مبدل واسطه)، با افزایش فشار کندانسور بخار، از دفع گرما در آن به عنوان محرک دما پایین سیکل رانکین آلی استفاده می‌شود و در پیکره‌بندی سوم (سیکل ترکیبی بدون مبدل واسطه)، از سیال محرک خورشیدی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک سیکل رانکین آلی استفاده می‌شود. نتایج شبیه‌سازی در حالت ورودی پایه نشان می‌دهد که پیکره بندی سوم بیشترین مقدار کار و بازگشت ناپذیری و پیکره بندی دوم کمترین کار و بازگشت ناپذیری را دارا‌ است که در این حالت افزایش فشار کندانسور سیکل بخار باعث می‌گردد که کار سیکل ترکیبی با مبدل واسطه از کار سیکل بخار ساده نیز کمتر گردد. از سوی دیگر پیکره بندی دوم بیشترین مقدار بازده انرژی و اگزرژی خورشیدی را در میان سه پیکره بندی دارا می‌باشد که این مورد به دلیل کاهش مساحت کلکتور مورد نیاز در این پیکره بندی است

---

یکی از مهم‌ترین دستاوردهای کارنو ایجاد یک محدودیت برای موتورهای حرارتی بوده است، این محدودیت، معیاری برای سنجش و مقایسه عملکرد موتورهای حرارتی است. ترمودینامیک کلاسیک به‌صورت جامع به فرایندهای برگشت‌پذیر و تعادلی می‌پردازد، اما اثرات پدیده‌های انتقال را نادیده می‌گیرد، درحالی‌که فرایندهای واقعی برگشت‌ناپذیر و دارای محدودیت‌های زمان و اندازه هستند، نکته دیگر این است که همه‌ی فرایندهای واقعی، برگشت‌ناپذیر هستند. از سوی دیگر ارتباط بسیار نزدیک ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت باعث شده است، ترمودینامیک از تحلیل تئوری به سمت تحلیل جامع و حقیقی حرکت کند. در این مطالعه به تحلیل سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر در ترمودینامیک زمان محدود پرداخته‌ شده است. سیکل ترکیبی مورد مطالعه از دو سیکل برگشت‌پذیر داخلی و سه منبع حرارتی تشکیل‌شده است. برگشت‌ناپذیری در مرزهای سیستم، بین زیرسیستم‌ها، منابع و چاه حرارتی اتفاق افتاده است. با حل معادلات جبری توان کل بی‌بعد و بازده بر حسب متغیرهای بی‌بعد بدست ‌آمده است، برای حل معادلات جبری از کد نویسی نرم‌افزار متلب استفاده ‌شده است. درنهایت بازده حرارتی و توان کل بی‌بعد به صورت تابعی از دمای منابع حرارتی، دمای سیال عامل و هدایت‌ حرارتی بدست ‌آمده است. همچنین اثرات هر یک از متغیرهای بی‌بعد تعریف‌شده نسبت به توان کل بی‌بعد و بازده مورد بررسی قرارگرفته است. در این پژوهش از مطالعه پارامتری به‌ عنوان معیاری برای بهبود سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر در ترمودینامیک زمان محدود استفاده‌شده است. علاوه بر این، نتایج بهینه سازی نشان داده است که بیشینه توان کل بی‌بعد و بازده حرارتی مرتبط به آن به ترتیب برابر با ۰,۰۸۶۱۰۲ و %۴۷.۸۱ است.

---

ایران در منطقه گرم و خشک خاورمیانه قراردارد که دمای هوای تابستان در بسیاری از نقاط بین ۳۵ تا ۵۰ درجه سلسیوس می‌باشد. این هوای گرم از یک سو، رشد جمعیت از سوی دیگر و از طرفی کاهش منابع آبی که در دهه‌های اخیر بسیار چشمگیر بوده است لزوم استفاده بهینه از واحد نیروگاهی کشور را بیش از بیش مشخص کرده بطوری که نیروگاه‌های موجود بتواند عملکرد مناسبی در تولید همزمان داشته باشد. لذا در این تحقیق عملکرد یک واحد سیکل ترکیبی در شرایط تبدیل به سامانه تولید همزمان آب و توان مورد مطالعه فنی و اقتصادی قرار گرفته است. در سامانه مورد نظر از هر دو مکانیزم آب شیرین‌کن غشایی و حرارتی که به صورت موازی در سامانه تعبیه شده استفاده شده است و عملکرد سامانه در شرایط متفاوت تقاضای آب و توان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد زمانی که آب شیرین‌کن حرارتی و اسمزمعکوس به تنهایی در سامانه قرار دارند توانایی تولید ۷۰۰۰ و ۱,۴۰۰,۰۰۰ مترمکعب آب شیرین روزانه را دارد. درکنار مدلسازی سامانه، تحلیل اقتصادی نیز انجام شده و تغییرات قیمت فروش آب در هر یک از واحدهای شیرین‌سازی آب با افزایش ظرفیت نشان داده شده است. در انتها با در نظر گرفتن قیمت میانگین فروش آب بعنوان یک تابع هدف و راندمان سیکل ترکیبی بعنوان تابع هدف دیگر بهینه سازی دو هدفه انجام گرفته و نتایج در قالب نمودار پرتو ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد بیشترین راندمان ۰,۴۵۴ و کمترین قیمت فروش آب ۱.۵۱۱ دلار به ازای هر مترمکعب خواهد بود.

---

در خودروهای سواری متداول حدود ۴۰ درصد از انرژی سوخت به توان مفید تبدیل شده و بقیه توسط سیستم خنک‌کاری و اگزوز به محیط هدایت می‌شود. لذا استفاده از یک سیکل تکمیلی در مسیر گازهای خروجی از اگزوز، یکی از روشی‌های جذاب بازیابی انرژی می‌باشد. در این تحقیق از یک سیکل استرلینگ برای این منظور استفاده شد. در ابتدا، به شبیه سازی تک‌بعدی موتور احتراق داخلی جرقه‌ای ای اف سون تنفس طبیعی پرداخته شد و برای صحه گذاری نتایج شبیه سازی، از نتایج تست تجربی آن استفاده شد. نتایج نشان داد دمای گازهای خروجی از اگزوز، بنا به شرایط عملکردی موتور، از۳۹۳ تا ۸۴۸ درجه سانتی‌گراد تغییر می‌کند، لذا با نصب بخش گرمکن موتور استرلینگ در مسیرگازهای خروجی از موتور می‌توان این انرژی اتلافی را به کار مفید تبدیل کرد. برای صحه گذاری مدل تک بعدی موتور استرلینگ، از نتایج تجربی موتور استرلینگ سولو وی ۱۶۱ استفاده شد. پس از صحه گذاری نتایج،. اقدام به شبیه سازی‌ سیکل ترکیبی، برای سه فشار کاری ۵۰، ۶۰ و ۷۰ بار موتور استرلینگ و در دورهای موتور ۲۰۰۰ تا ۴۵۰۰ دور بر دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد که ‌در فشار بهینه ۵۰ بار برای موتور استرلینگ، شاهد افزایش توان ۱۲,۲ درصد و به طور میانگین ۵.۲ درصد در راندمان موتور ای اف سون بوده که این مقادیر بدون در نظر گرفتن وزن موتور استرلینگ اضافه شده به خودرو می‌باشد که با لحاظ نمودن آن، شاهد تاثیر نه چندان زیاد آن بر توان سیکل ترکیبی خواهیم بود.

---

در سالهای اخیر استفاده از توربین گازی با راکتور مدولار هلیم (GT-MHR) که بر اساس چرخه برایتون بسته با سیال عامل هلیم کار می‌کند، به علت داشتن بازده زیاد، ایمنی بالای رآکتور، صرفه اقتصادی و هزینه تعمیر و نگهداری پایین، توجه محققان را به خود جلب کرده است. در تحقیق حاضر سیستم ترکیبی شامل سیکل توربین گازی با راکتور مدولار هلیوم، سیکل کالینا و سیکل جذبی آب-آمونیاک از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از سیکل کالینا و سیکل جذبی به عنوان سیکل پایینی به منظور جلوگیری از هدر رفت انرژی اتلافی سیکل توربین گازی و افزایش بازده تبدیل انرژی می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که در حالت ورودی پایه کار کلی kW ۳۰۴۴۶۲ ، بازگشت ناپذیری کلی ۲۸۹۷۶۶ kW و بازده اگزرژی کلی سیکل تولید همزمان ۰,۶۸۹ می‌باشد. همچنین راکتور اتمی، توربین و کمپرسور سیکل هلیوم به عنوان اجزایی معرفی می‌شوند که باید بیشتر از سایر اجزا از منظر اگزرژی-اقتصادی مورد توجه قرار بگیرند چون بیشترین مقدار نرخ هزینه متعلق به این اجزا می‌باشد. در انتها نیز تحلیل پارامتری به منظور تاثیر تغییر نسبت فشار کمپرسور هلیومی، دمای ورودی توربین هلیومی، فشار و دمای ورودی توربین و کسر جرمی حالت پایه سیکل کالینا بر روی پارامترهای خروجی انجام می‌شود.

---