پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی

word
82
3 MB
32231
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۸,۲۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی

    چکیده

    فتوولتاییک یا به اختصار PV، یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌باشد. در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود. سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می‌گردد. می‌توان فتوولتایک را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر قرار داد.

    دو نوع اصلی از سامانه‌های فتوولتائیک (PV) برای استفاده در ساختمان‌ها وجود دارد: منفرد و متصل به شبکه. هنگامی که اتصال به شبکه برق ممکن نبوده و یا مورد دلخواه نباشد نیاز به یک سامانه منفرد می‌باشد. در چنین مواردی برای تأمین برق به هنگام شب و یا در روزهای ابری و نیز هنگام نیاز به حداکثر مقدار برق نیاز به چند انباره می‌باشد. اندازه آرایه های PV طوری تنظیم می‌شود که هم بارهای معمول روز هنگام و هم شارژ انباره‌ها را مهار کنند. در یک سامانه متصل به شبکه، برای تغییر جریان مستقیم از آرایه PV به جریان متناوب (AC) با ولتاژ مناسب شبکه نیاز به یک مبدل می‌باشد. باید توجه داشت که در این حالت نیازی به انباره وجود ندارد و بدین ترتیب صرفه جویی قابل توجهی هم در هزینه و هم در نگهداری سامانه، ایجاد خواهد شد. در سامانه‌های منفرد، الکتریسیته مازادی که در طول روز تولیده شده است برای استفاده در شب و یا روزهای تاریک و ابری در انباره‌ها ذخیره می‌گردد. از آنجا که قیمت مبدلها و سلولها و انباره گران می‌باشد، یک سامانه ترکیبی (هیبریدی) که از نیروی باد استفاده می‌کند اغلب مکمل ایده آل برای سامانه PV می‌باشد چرا که نه تنها در طول شب باد می‌وزد بلکه در هوای بد نیز معمولاً باد قابل توجهی وجود دارد. علاوه بر آن در زمستان، زمانی که انرژی خورشیدی کمی برای برداشت وجود دارد هوا معمولا بادخیزتر ازتابستان می‌باشد. با این حال تمام مناطق برای استفاده از نیروی باد مناسب نیستند. در کشور ایران به سبب مشکلات منابع انرژی فسیلی (محدودیت و آلودگی های زیست محیطی)، محدودیت های برق رسانی، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و وجود منبع عظیم انرژی خورشیدی در سرتاسر ایران و ضرورت حداکثر بهره برداری از این انرژی، لزوم بیشتری پیدا می کند.

     با توجه به بالا بودن هزینه اولیه این نیروگاه‌ ها، با در نظرگرفتن مسائل مالی، قابلیت اطمینان و طراحی بهینه نیروگاه‌های فتوولتائیک امری ضروری است. در طراحی سیستم های برق خورشیدی به صورت متصل به شبکه و قطع از شبکه، تعداد باتری های مورد نیاز، پنلهای مورد نیاز، شارژ کنترلر و اینورتر می بایست به­گونه ای محاسبه شوند که بهترین راندمان و حداکثر سوددهی داشته باشند. همچنین باید میزان فضای مورد نیاز جهت نصب پنلهای خورشیدی، هزینه ها و محاسبات مربوط به بازگشت سرمایه و میزان گازهای گلخانه ای که با انجام پروژه های خورشیدی به جو وارد نمی شود، در محاسبات وارد شود.

     

    فصل اول:

    انرژی خورشیدی

     

    1-1- آشنایی با انواع نیروگاه های برق

    برای تولید انرژی الکتریسیته از نیروگاه های تولید برق استفاده می شود. این نیروگاه ها دارای انواع مختلفی به شرح زیر می باشند

    1- نیروگاه دیزلی

    2- نیروگاه گازی

    3- نیروگاه بخاری

    4- نیروگاه سیکل ترکیبی

    5- نیروگاه برق آبی

    6- نیروگاه هسته ای

    7- نیروگاه تلمبه ذخیره ای

    8- نیروگاه خورشیدی

    9- نیروگاه بادی

    10- نیروگاه زمین گرمایی

    11- نیروگاه آبی جذر و مدی

    1-1-1- نیروگاه دیزلی

    در این نوع نیروگاه ها نیروی محرکه ژنراتور توسط یک موتور درونسوز دیزلی تأمین می شود. امروزه از نیروگاه های دیزلی به عنوان یک نیروگاه پایه کمتر استفاده می شود و بیشتر برای مواقع اضطراری و احتمالاً بار حداکثر شبکه از این نیروگاه ها استفاده می گردد. در حال حاظر در مناطقی از ایران که به شبکه سراسری متصل نیستند از نیروگاه های دیزلی استفاده می شود. این نیروگاه ها معمولاً دارای توان تولیدی 630KW تا 12000KW هستند. در شکل (1) تصویری از یک نیروگاهدیزلی نمایش داده شده است. 

     

    شکل 1- 1- نیروگاه دیزلی

     

     
    مزایای نیروگاه دیزلی عبارتند از:

    –1 این نیروگاه ها به آب نیاز ندارند.

     - 2 به عنوان برق اضطراری در مکان هایی مثل بیمارستان ها، دانشگاه ها و ... مورد استفاده قرار می گیرند.

     - 3 در مراکز دور افتاده ای که هزینه انتقال برق از هزینه تولید نیروگاه دیزلی بیشتر است مورد استفاده قرار می گیرند.

    معایب نیروگاه دیزلی عبارتند از:

     - 1 رنج تولیدی این نیروگاه ها پایین است.

     - 2 این نوع نیروگاه به دلیل حرکت های مکانیکی زیادی که در آنها وجود دارد دارای عمر کمی هستند

     - 3 این نوع نیروگاه ها دارای راندمان پایینی می باشند. (راندمان عبارت است از نسبت انرژی گرفته شده از نیروگاه به انرژی داده شده به نیروگاه)

     - 4 به دلیل راندمان پایین این نیروگاه ها، هزینه برق تولیدی آنها بالاست.

     

    1-1-2- نیروگاه گازی

    در نیروگاه های گازی سیالی که سبب چرخش توربین می شود هوای محیط است. در این نیروگاه ها از کمپرسور استفاده می شود. کمپرسورها وسایلی هستند که با مکش هوای محیط به درون خود، هوا را فشرده کرده و فشار آن را افزایش می دهند. معمولاً برای افزایش راندمان نیروگاه، هوای ورودی را از مجاورت گازهای خروجی از دودکش توربین عبور می دهند تا هوای ورودی به کمپرسور گرم شود. هوای فشرده شده در کمپرسور وارد اتاق احتراق می شود و در آنجا با سوخت فسیلی ترکیب می شود و می سوزد و گاز داغی با فشار بالا از اتاق احتراق خارج می شود که آلاینده نیز است. برای اینکه گاز داغ پرفشار ورودی به توربین، محور چرخنده آن را به حرکت درآورد باید این گاز با سرعت زیاد وارد توربین شود. این عمل توسط نازل ابتدای توربین انجام می شود. بنابراین گاز پرفشار و داغ با سرعت زیاد به پره های توربین برخورد می کند و سبب چرخش روتور توربین می شود و حرکت دورانی روتور توربین نیز سبب چرخش ژنراتور و در نتیجه تولید برق می شود. سوخت این نیروگاه ها معمولاً مازوت، گاز و گازوئیل است. (شکل 2)

    شکل 1- 2- نیروگاه گازی

    مزایای نیروگاه گازی عبارتند از:

    -1 این نیروگاه ها به آب نیاز ندارند.

    -2 زود ساخته می شوند. (حدوداً ساخت یک نیروگاه گازی 6 ماه زمان می برد)

    -3 این نیروگاه ها سرعت مانور بالایی دارند. (کم و زیاد کردن تولید نیروگاه را مانور کردن نیروگاه می گویند)

    -4 این نیروگاه ها را خیلی زود می توان روشن کرد.

    معایب نیروگاه گازی عبارتند از:

    –1 راندمان این نیروگاه ها پایین است.

    –2 عمر این نیروگاه ها کوتاه است.

    –3 هزینه برق تولیدی آنها بالاست.

    –4 رنج تولید انرژی این نیروگاه ها پایین است.

     

    1-1-3- نیروگاه بخاری

    در این نیروگاه ها از سوختن سوخت های فسیلی مثل نفت و گاز طبیعی و مازوت، حرارتی تولید می شود که توسط آن آب درون دیگ بخار به بخار خشک تبدیل می شود. بخار خشک یعنی بخاری که کاملاً به صورت گازی باشد و هیچ گونه قطره آبی در آن نباشد و دمای آن بالای 500 درجه سانتی گراد باشد. این بخار خشک وارد توربین ها می شود و روتور توربین ها را به چرخش در می آورد. در اثر چرخش محور توربین ها، ژنراتور شروع به چرخش می کند و برق تولید می شود. بخارهای خشک خارج شده از توربین ها وارد کندانسور شده و به مایع تبدیل می شوند. کندانسور وسیله ای است که بخار خشک را سرد کرده و به مایع تبدیل می کند. مایع حاصل توسط پمپ هایی مجدداً به دیگ بخار پمپاژ می شوند. در شکل (3) تصویری از یک نیروگاه بخاری نمایش داده شده است.

     

    شکل 1- 3- نیروگاه بخاری

     

    مزایای نیروگاه بخاری عبارتند از:

    –1 راندمان این نیروگاه ها از نیروگاه های گازی بهتر است.

    –2 رنج تولیدی این نیروگاه ها بیشتر از نیروگاه های گازی است.

    –3 عمر این نیروگاه ها بیشتر از نیروگاه های گازی است.

    معایب نیروگاه های بخاری عبارتند از:

     – 1 این نیروگاه ها به آب نیاز دارند.

     – 2 سرعت مانور این نیروگاه ها کمتر از نیروگاه های گازی است.

     – 3 ساخت این نیروگاه ها نسبت به نیروگاه های گازی زمان بیشتری می برد.

     – 4 هزینه برق تولیدی این نیروگاه ها بیشتر از نیروگاه های گازی است.

  • فهرست و منابع پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی

    فهرست:

                                                                                               صفحه

    چکیده. 1

    فصل اول: انرژی خورشیدی

    1-1- آشنایی با انواع نیروگاه های برق. 2

    1-1-1- نیروگاه دیزلی.. 3

    1-1-2- نیروگاه گازی.. 4

    1-1-3- نیروگاه بخاری.. 5

    1-1-4- نیروگاه سیکل ترکیبی.. 7

    1-1-5- نیروگاه برق آبی.. 7

    1-1-6- نیروگاه هسته ای:. 9

    1-1-7- نیروگاه تلمبه ذخیره ای.. 11

    1-1-8- نیروگاه خورشیدی.. 11

    1-1-9- نیروگاه بادی.. 12

    1-1-10- نیروگاه زمین گرمایی.. 13

    1-1-11- نیروگاه آبی جذر و مدی.. 14

    1-1-12- نیروگاههای موجی.. 15

    1-1-13- نیروگاههای مگنتو هیدرودینامیک (Magneto Hydro Dynamics (MHD... 16

    1-1-14- نیروگاههای بیوماس.... 16

    1-1-15- نیروگاههای ترکیبی تولید کننده برق و انرژی حرارتی.. 17

    1-2- سلولهای خورشیدی.. 18

    1-3- سیستمهای فتوولتائیک.... 18

    1-4- معرفی انرژی خورشیدی و چگونگی تولید آن. 24

    1-5- تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی.. 24

    1-5-1-  صفحات فتوولتاییک.... 25

    1-6- مزایا و معایب انرژی خورشیدی.. 25

    1-7- معرفی مولفه های تابشی خورشید و تاثیر شرایط مختلف جوی در آن. 26

    فصل دوم:سیستم های خورشیدی حرارتی- الکتریکی

    2-1- مقدمه.. 28

    2-2- نیروگاه خورشیدی هلیواستاتی (سیستم دریافت کننده مرکزی) 29

    2-2-1- مزایا و معایب نیروگاه های دریافت کننده مرکزی.. 30

    2-2-2- قسمت های اصلی نیروگاه های خورشیدی هلیو استاتی.. 30

    2-2-2-1- هلیواستات.. 31

    2-2-2-1-1- آینه ها 31

    2-2-2-1-2- سازه فلزی و فونداسیون. 31

    2-2-2-1-3- سیستم های محرک و کنترل کننده. 31

    2-2-2-2- سیستم دریافت کننده مرکزی.. 32

    2-2-2-3- سیستم انتقال حرارت.. 33

    2-2-2-3-1- استفاده از آب به عنوان سیال.. 33

    2-2-2-3-2- استفاده از نمک نیترات به عنوان سیال.. 33

    2-2-2-4- سیستم ذخیره کننده انرژی حرارتی.. 34

    2-2-3- معرفی کمیت زمان مرجع.. 34

    2-2-3-1- اهمیت انتخاب صحیح زمان مرجع در یک نیروگاه خورشیدی.. 34

    2-2-4- پارامترهای مهم در انتخاب محل نیروگاه هلیو استاتی.. 35

    2-3- نیروگاه های خورشیدی از نوع کلکتور سهموی خطی.. 35

    2-3-1- قسمت های اصلی نیروگاه خورشیدی از نوع کلکتور سهموی خطی.. 36

    2-3-2- مزایا و معایب نیروگاه های خورشیدی از نوع کلکتور سهموی خطی.. 36

    2-4- نیروگاه های خورشیدی با سیستم برج های نیرو با هوای گرم. 37

    2-4-1- مزایا و معایب نیروگاه های خورشیدی با سیستم برج های نیرو با هوای گرم. 38

    2-5- نیروگاه خورشیدی با سیستم برج های نیرو با هوای سرد. 38

    2-5-1- مزایا و معایب نیروگاه های خورشیدی با سیستم برج های نیرو با هوای سرد. 39

    2-6- نیروگاه های استخر خورشیدی.. 39

    2-6-1- مزایا و معایب نیروگاه استخر خورشیدی.. 40

    2-7- نیروگاه خورشیدی با کلکتورهای بشقابی.. 40

    فصل سوم:سلول‌های خورشیدی چیست؟

    3-1- مقدمه.. 42

    3-2- تاریخچه سلول های خورشیدی.. 42

    3-2-1- علل احتیاج به سلول خورشیدی.. 43

    3-3- انواع سلول های خورشیدی.. 43

    3-3-1- سلول های تک‌بلوری.. 43

    3-3-2- سلول‌های چندبلوری.. 43

    3-3-3- سیلیسیم بی شکل.. 43

    3-4- سیلیکون چگونه سلول خورشیدی را می‌سازد؟. 44

    3-5- کریستال سیلیکون سی اس آی.. 45

    3-6- فن آوری های گروه سه و پنج... 45

    3-7- تجهیزات چند تایی با بهره وری بالا.. 46

    3-8- ساخت سلول های خورشیدی.. 46

    3-9- سلول های خورشیدی پیشرفته.. 46

    3-10- تشریح یک سلول.. 46

    فصل چهارم:سیستم های فتوولتائیک

    4-1- معرفی پدیده فتوولتائیک.... 49

    4-2- معرفی سیستم های فتوولتائیک و مزایا و معایب این سیستم ها 51

    4-2-1- مزایای تولید الکتریسته با استفاده از سیستم های فتوولتائیک.... 51

    4-2-2- معایب سیستم های فتوولتائیک.... 51

    4-3-کاربرد سیستم های فتو ولتائیک.... 51

    4-4- آشنایی با بخش های مختلف یک سیستم فتو ولتائیک کامل.. 52

    4-5- راندمان سلول های خورشیدی.. 52

    4-6- تاثیر افزایش درجه حرارت محیط بر پارامترهای مشخصه الکتریکی سلول خورشیدی.. 53

    4-7- تاثیر تغییر میزان انرژی جذب شده از خورشید در منحنی مشخصه الکتریکی سلول خورشیدی.. 53

    4-8- افزایش راندمان سلول های فتوولتائیک.... 54

    4-9- اجزای سیستم های فتوولتائیک.... 55

    4-9-1- پنل یا مدول خورشیدی.. 55

    4-9-2- تنظیم کننده. 55

    4-9-3- واحد ذخیره سازی انرژی در سیستم های فوتوولتائیک.... 55

    4-9-4- تنظیم کننده ولتاژ خروجی.. 56

    4-9-5- اینورتر ولتاژ 56

    4-10- طبقه بندی سیستم های فوتوولتائیک از لحاظ نحوه تامین بار مصرف کننده. 57

    فصل پنجم:تحلیل مدل حرارتی دینامیکی ماژول فتوولتائی  با استفاده از مدارات الکتریکی

    چکیده. 59

    5-1- مقدمه.. 59

    5-2- مدل حرارتی ماژول فتوولتائی.. 61

    5-3- ضرایب مدل حرارتی.. 62

    5-3-1- انرژی خورشیدی دریافتی.. 62

    5-3-2- انرژی الکتریکی تولیدی.. 63

    5-3-3- انتقال حرارت.. 63

    5-3-3-1- انتقال حرارت به روش تشعشی.. 64

    5-3-3-2- انتقال حرارت به روش جابجایی.. 64

    5-3-3-3- انتقال حرارت به روش رسانایی.. 65

    5-3-4- ظرفیت حرارتی.. 65

    5-4- مدار معادل الکتریکی.. 66

    5-5- شبیه سازی.. 67

    5-6- نتیجه گیری.. 74

    فصل ششم:محاسبه پارامترهای الکتریکی سلول فتوولتائی با در نظر گرفتن مدل دینامیکی حرارتی

    چکیده. 75

    6-1- مقدمه.. 76

    6-2- مدل حرارتی ماژول فتوولتائی.. 77

    6-2-1-توان دریافتی سلول.. 78

    6-2-2- توان تلفاتی.. 78

    6-2-3- ظرفیت حرارتی.. 79

    6-3- تبادل حرارتی ماژول فتوولتائی.. 80

    6-4- اثر دما بر مشخصه های الکتریکی ماژول PV... 80

    6-5- شبیه سازی.. 82

    6-5-1- مدل Mattei 82

    6-5-2- مدل Ulleberg.. 82

    6-6- نتیجه گیری.. 89

    منابع.. 90

     

    منبع:

     

    ابوالفضل جلیلوند، حسین کرد، احمد روحانی. " طراحی، کنترل و مدیریت انرژی سیستم هیبرید فتوولتائیک- بادی - پیل سوختی برای کاربردهای مستقل از شبکه ". دانشگاه زنجان.

    حمید خوش نظری. " استفاده از سیستم فتوولتائیک جهت تامین برق ایستگاه های تلویزیونی". ششمین همایش ملی انرژی. 22 و 23 خرداد 1386

    سمیرا منشی پور، فرید خلفی. " لزوم بومی سازی تکنولوژی برق خورشیدی (فتوولتائیک) در کشور". اولین کنفرانس ملی انرژی های تجدیدپذیر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان. 16 مرداد 87

    شقایق یوسفی، محسن پارسا مقدم، رضا دشتی. "ارزیابی تأثیر سیستم های تولید پراکنده بر عملکرد شبکه های توزیع برق با مطالعه موردی مولدهای فتوولتاییک". ششمین همایش ملی انرژی. 22 و 23 خرداد 1386

    مجتبی رسولی کوهی، محمد تقی زعفرانچی زاده، پیمان کنعان. " ارزیابی اقتصادی احداث نیروگاه فتوولتایی خورشیدی در ایران". بیست و چهارمین کنفرانس بین المللی برق. تهران آبان 88.

    محمد طالقانی. " نمونه هایی موفق از به کارگیری سلول های خورشیدی در معماری ژاپن". مجله معماری و ساختمان.

    مرتضی سلطان دهقان. "علم نانو و نانو ساختارهای مورد استفاده در تولید سوخت های خورشیدی و فتوولتائیک ". آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر. بخش شیمی و بیو شیمی.

    مصدق سجودی، تقی سامی، تینا سجودی، رحیم مدداف، مسعود صفرزاده. " تاثیر شعاع الکترونی شتاب یافته روی خواص فتوالکتریک سلول های خورشیدی از جنس AlGaAs-GaAs ". بیست و چهارمین کنفرانس بین المللی برق. تهران آبان 88.



تحقیق در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, مقاله در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, پروپوزال در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, تز دکترا در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, پروژه درباره پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی, رساله دکترا در مورد پایان نامه شبیه سازی سیستم فتو ولتاییک به منظور طراحی بهینه و حداکثر سوددهی

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس