جلسه دفاع پایان¬نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی
موضوع: مطالعه پارامتری و بهینه‌سازی عملکرد سیستم های فوتوولتائیک در ایستگاه شارژ خودرو های الکتریکی با هدف افزایش بهره‌وری انرژی
استاد راهنما: دکتر محمد هادی استکی – دکتر علی اکبر عالم رجبی
استادان داور: دکتر شهریار منصورزاده – دکتر علی انصاری
چیکده
در این پژوهش عملکرد یک ایستگاه شارژ خودروهای برقی مستقل از شبکه با منبع فتوولتائیک و باتری در اقلیم اصفهان، با شبیه‌سازی 56 سناریو در نرم‌افزار PVsyst و بهینه‌سازی چندهدفه در متلب، بررسی شد. سناریوها بر پایه دو نرخ تجمع آلودگی، سه سیاست شست‌وشو (بدون شست‌وشو، ماهانه و هفتگی)، سه ظرفیت باتری (۲۰، ۴۰ و ۶۰ کیلووات‌ساعت) و دو الگوی زمانی بار (شارژ عصرگاهی-شبانه و شارژ هم‌راستا با خورشید) و سه سایز پنل فتوولتائیک (10و20و30 کیلووات پیک) تعریف شدند. نتایج نشان داد که در آلودگی شدید و بدون شست‌وشو، تلفات فتوولتائیک به 42.8 درصد انرژی مرجع می‌رسد و شست‌وشوی هفتگی آن را به 21.1 درصد کاهش می‌دهد. با این حال، انرژی بازیابی‌شده تنها در صورتی به انرژی مفید تبدیل می‌شود که باتری ظرفیت ذخیره آن را داشته باشد و بار نیز با تولید هم‌زمان باشد. در الگوی عصرگاهی، قابلیت تأمین انرژی با باتری‌های ۲۰، ۴۰ و ۶۰ کیلووات‌ساعتی در آلودگی کم به‌ترتیب 37.5، 69.5و 89.8 درصد بود، در حالی‌که در الگوی هم‌راستا با خورشید این مقادیر به ۹۸٫۰، ۹۹٫۱ و ۹۹٫۵ درصد رسید. انتقال بار به ساعات تابش، انرژی تأمین‌نشده را بین ۷۴ تا ۹۷ درصد کاهش داد. تحلیل واریانس نیز زمانبندی بار را با ۵۵٫۴ درصد مؤثرترین عامل نشان داد و پس از آن ظرفیت باتری با 22.3 درصد قرار گرفت. اثر شست‌وشو تنها پس از هم‌زمانی بار و تولید معنادار شد. شست‌وشوی ماهانه حدود ۹۰ درصد از افت قابل‌بازیابی را جبران کرد و گذر به شست‌وشوی هفتگی بهبودی تنها ۱ تا ۳ درصدی به همراه داشت. جبهه پارتو تعارض میان کاهش انرژی تأمین‌نشده و کاهش انرژی بی‌استفاده را آشکار کرد؛ برای نمونه، رسیدن به قابلیت سرویس‌دهی ۹۹ درصد با افزایش انرژی بی‌استفاده تا حدود ۲۵ درصد همراه بود. بهینه‌سازی چندهدفه با شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک و انتخاب نقطه سازش بر پایه کمترین فاصله اقلیدسی تا نقطه آرمانی، پیکربندی شامل ۱۵ کیلووات‌پیک پنل، باتری ۶۰ کیلووات‌ساعتی و شست‌وشوی هر ۱۵ روز را با هزینه ۲۴٫۳۸۲ دلار و قابلیت سرویس‌دهی 91.12 درصد پیشنهاد داد. در مقابل، پیکربندی بیشینه قابلیت اطمینان (95.65 درصد) به ۳۰ کیلووات‌پیک پنل و هزینه ۴۱٫۱۶۲ دلار نیاز داشت. اعتبارسنجی مدل با داده‌های میدانی یک نیروگاه ۱۵ کیلوواتی در تهران، میانگین خطای مطلق 5.6 درصد را نشان داد. در مجموع، طراحی مؤثر این ایستگاه به رویکردی یکپارچه شامل مدیریت زمان شارژ، تعیین ظرفیت مناسب باتری و سیاست شست‌وشوی متناسب نیاز دارد و افزایش صرف ظرفیت تجهیزات بهترین راهکار نیست.
