بهینه‌سازی و تحلیل اقتصادی، اگزرژی و آلایندگی یک نیروگاه سیکل ترکیبی

در این پژوهش، یک نیروگاه سیکل ترکیبی با ظرفیت اسمی 500 مگاوات شامل دو واحد گازی و یک واحد بخار مورد توجه بوده که به کمک نرم افزار متلب مدل سازی ترمودینامیکی شده و نتایج حاصل از مدلسازی با اطلاعات طراحی سیستم کنترل شده است. در ادامه، با لحاظ کردن متغیرهای تصمیم گیری، توابع هدف بهینه شده است. در این بهینه سازیِ چند هدفه که توسط الگوریتم ژنتیکِ مرتب سازی غیر مغلوب انجام شده است، سه تابع هدف راندمان اگزرژی، انتشار گاز دی اکسیدکربن و هزینه برق تولیدی متشکل از هزینه سوخت تزریق شده به محفظه احتراق، هزینه تخریب اگزرژی، هزینه سرمایه گذاری و هزینه آلایندگی های زیست محیطی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که راندمان نیروگاه سیکل ترکیبی به پارامترهای طراحی از قبیل دمای ورودی به توربین گاز، نسبت تراکم کمپرسور و دمای نقطه پینچ وابسته بوده و هرگونه تغییر در این پارامترها منجر به تغییر قابل ملاحظه در توابع هدف می شود به گونه ای که راندمان این نیروگاه پس از بهینه سازی به مقدار 8.12 درصد افزایش و نرخ حرارت متناظر با آن از مقدار kj/kwh 7233 به مقدار kj/kwh 7023 کاهش خواهد یافت. همچنین تخریب اگزرژی کل سیستم 7.23 درصد کاهش را نشان می دهد.

Optimization and Exergy, Economic and Environmental Analysis of a Combine Cycle Power Plant

In this study, a combined cycle power plant with a nominal capacity of 500 MW, including two gas units and one steam unit, was considered by the mathematical model of thermodynamic modeling and the results of the modeling were controlled by the design information of the system. Then, the objective functions are optimized by considering the decision variables. In this multiobjective optimization that has been carried out by NonDominated Sorting Genetic Algorithm (NSGAII), three objective functions of exergy efficiency, CO2 emission and produced power costs composing of the cost of injected fuel into combustion chamber ,cost of exergy destruction, investment cost and cost of environmental pollutants have been studied. The results indicate that the efficiency of combined cycle power plant depends on design parameters including gas turbine input temperature, compressor pressure ratio, and pinch point temperature and any change occurring in these parameters may lead to noticeable change in objective functions, so that the efficiency of this power plant is increased after optimization up to 8.12 % and heat rate is correspondingly reduced from 7233 (kJ/kWh) to 7023 (kJ/kWh). Similarly, exergy destruction in total system shows 7.23 reduction.