جلسه ارزیابی پژوهشی 2 رساله دکتری (آقای مهدی فرهناک)
موضوع: بهینهسازی دینامیکی پارامترهای عملکردی در سیکل نیروگاه حرارتی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک
ارائه دهنده: مهدی فرهناک لنگرودی
استادان راهنما: دکتر رامین کوهی کمالی، دکتر محمود اشرفی زاده
استادان مشاور: -
استادان داور: دکتر احمد‌رضا فقیه خراسانی، دکتر محسن دوازده امامی، دکتر محمدرضا سلیم پور
چیکده:
بحران انرژی یکی از مهمترین چالشهای پیش روی بشر در عصر معاصر هستند. بهینه سازی شرایط عملکردی سیکلهای تولید توان می تواند باعث افزایش راندمان، کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه ها و بهبود مسائل زیست محیطی شود. بررسی عملکرد واقعی سیکل نیروگاه مستلزم مدلسازی دینامیکی اجزای مختلف سیکل تحت شرایط کارکردی مختلف خارج از نقطه طراحی می باشد. از طرفی دیگر، راندمان لحظه ای و رفتار دینامیکی نیروگاه وابسته به نقاط تنظیم و مانیتورینگ پارامترهای کلیدی مختلف، اقدامات نظارتی و اتخاذ تصمیمات حیاتی بصورت دستی توسط اپراتور به منظور پیشگیری از افت عملکرد اجزای مختلف سیکل و همچنین مسائل مرتبط با تعمیرات و نگهداری است. از آنجا که بهینه سازی دینامیکی سیکل نیروگاه تولید توان یک مسئله غیرخطی است، در این تحقیق یک مدل ترمودینامیکی جامع و پویابر اساس نقشه‌های دقیق مهندسی و داده‌های عملیاتی (دما، فشار، دبی و غیره) برای یک نیروگاه بخار واقعی با قابلیت پیش‌بینی عملکرد و بهینه سازی آن تحت شرایط مختلف محیطی توسعه داده شده است. قابلیت کلیدی این مدل، شبیه سازی عملکرد نیروگاه با در نظرگیری پارامترهای متغیر محیطی از قبیل دما، فشار، رطوبت نسبی و سرعت باد است که تأثیر بسزایی بر عملکرد نیروگاه و مصرف سوخت دارند. در گام بعدی، به منظور یافتن عملکرد بهینه نیروگاه، یک چارچوب بهینه سازی چند هدفه طراحی و پیاده سازی شده که در آن مدل ترمودینامیکی با الگوریتم ژنتیک چند هدفه به صورت پویا کوپل شده است. این چارچوب یکپارچه، با درنظرگرفتن سه تابع هدف کلیدی توان تولیدی نیروگاه، راندمان انرژی و راندمان اگزرژی، اقدام به یافتن مقادیر بهینه دبی سوخت و دبی آب تغذیه می‌کند. نتایج بهینه سازی، مجموعه‌ای از راه حل‌های بهینه پارتو را ارائه می‌دهد که به اپراتورها و مهندسین بهره برداری امکان می‌دهد تا با توجه به اولویت‌های عملیاتی (افزایش تولید توان یا بهبود بازده)، نقطه کارکرد بهینه را انتخاب نمایند. از مقایسه نتایج بهینه سازی روزانه با عملکرد واقعی نیروگاه مشخص شد که امکان صرفه جویی 12 درصد در دبی سوخت مصرفی در روزهای سرد و بادخیز و همچنین 16 درصد کاهش مصرف سوخت در روزهای گرم سال وجود دارد. در نهایت، نتایج بهینه سازی ساعت به ساعت نشان داد که در شرایط افزایش دمای هوا تا 40 درجه سانتیگراد و افزایش سرعت باد تا 6 متر بر ثانیه، تنظیم بهینه مقدار دبی سوخت و آب تغذیه می تواند کاهش ۷ درصدی راندمان در حالت واقعی را به ۳ درصد کاهش دهد.
کلمات کلیدی: بهینه سازی چند هدفه، مدلسازی ترمودینامیکی، سیکل نیروگاه بخار، پارامترهای عملکردی