طراحی بهینۀ سپهر انرژی برای بهره‌برداری توام از سیستم‌های برق و گاز با درنظرگرفتن شاخص قابلیت اطمینان

افزایش تمایل جهانی برای تولید غیرمتمرکز انرژی با استفاده از گاز طبیعی، باعث فراگیرتر شدن ایدۀ بهره برداری همزمان از چند حامل مختلف انرژی در سال های اخیر شده است. مهم ترین نظریۀ مطرح در این حیطه، »سپهر انرژی « است که در این مقاله برای تامین بارهای الکتریکی و حرارتی با استفاده از حامل های برق و گاز به کار گرفته شده است. برای این کار از ترانسفورماتورها، کوره های گرمایی، واحدهای تولید همزمان برق و حرارت (chp) و ذخیره سازهای الکتریکی و حرارتی استفاده شده است. برخلاف روال رایج، واحدهای chp به شکل مبدلی با بازده های ثابت الکتریکی و حرارتی مدل سازی نشده و مشخصۀ کاری کامل این واحدها، شامل ناحیۀ کاری عملی (for) و رابطۀ غیرخطی ورودی خروجی در فرمول بندی مسئله استفاده شده اند. برای خطی سازی عملکرد غیرخطی واحدهای chp، تقریب تکه ایخطی از ناحیۀ کاری آن ها ارائه شده است تا مسئله در قالب برنامه ریزی خطی مرکبعدد صحیح ارائه شود. شاخص قابلیت اطمینان نیز با ارائۀ مدلی از تغییر نقطه کار chp در شرایط خروج تجهیزات در فرمول بندی مسئله گنجانده شده است. هدف، یافتن بهترین ترکیب از تجهیزات نامزد برای کاهش هزینه های کل و افزایش قابلیت اطمینان تامین توان در یک دورۀ برنامه ریزی طولانی مدت است. شبیه سازی ها بر روی یک سیستم موردی و با مطالعۀ تاثیر اعمال نامعینی قیمت انرژی بر نتایج ارائه شده اند.