Lorgmheas Chomhshóil vs Anailís TCO d'Ailt Cumhachtai

1. Lorgmheas

Mar gheall ar an mbrú tar éis, tá laghdú ar tháirgeadh gaisteacha ghlasraíochta mar cheist chrua. Tá cuid mhór de na fásacháin i gcórais trasnála cumhachta ag teacht ó transfórmaithe cumhachta. Chun an tionscal gaisteacha ghlasraíochta a laghdú, ní mór transfórmaithe níos cothroimeacha a sholáthar. Ach, go minic, níos cothroimeacha transfórmaithe níos mó de na comhpháiteanna déantais a dhíríonn. Chun an scuaine fásachán is fearr a aimsiú agus príomhluach déantais na dtransfórmaithe a dhíríonn, is é an modh Costas Iomlán Ó Mhaighnéad (TCO) an cleachtas stándárd sa tionscal. Cuireann an foirmle TCO san áireamh an phríomhluach (PP) agus costas na fásacháin le linn tréimhse maireana an phróduit (PPL). Cuntas an modh seo don luach fásachán trí bhfeidhmeanna caipitil (A, B).

Áfach, leanann an modh seo amach ar an gcostas leictreachais díreach na dtransfórmaithe le linn a tréimhse seirbhíse pleanáilte. Ní dhírítear ar an tionchar neamhdhíreach ar fhoinsí nádúrtha, infrastructúr déantais, suíomh agus córais taca. Mar shampla, úsáidtear an-bhuíon de na pródaithe leictreach seo arís agus / nó athúsáidtear iad tar éis a scorradh. Leagtar síos ar an dtransfórmaithe cumhachta, is féidir 73% den chuid páirteanna a úsáidtear a athchóiriú, agus is féidir an ciorcal a mhéadú nuair a úsáideann duilleoga nádúrtha mar oilliúint.

Is eileamh eile é cosléime carboneach chun cur chuige tionchair comhshaoil pródaithe leictreach le linn a tréimhse seirbhíse a aimsiú. Fós, níl modh ginearálta aitheanta chun cosléime carboneach pródaithe cumhachta a ríomh. Go minic, tugann uirlisí ríomh éagsúla torthaí éagsúla go mór. Molann an t-alt seo modh anailíse cosléime carboneach agus cuireann sé i bhfeidhm é chun dtransfórmaithe a chur in eagar. Dírítear na dtransfórmaithe atá tagtha chun cinn leis an modh TCO.

2. Modh Costas Iomlán Ó Mhaighnéad

Léiríonn an foirmle TCO an costas choiciúil an phróduit ón phríomhluach go dtí an deireadh. Téarma eile a úsáidtear go minic is ea Costas Choiciúil (LCC). Is é an príomhaidhm é na dtransfórmaithe a chur i gcomparáid ar bhealach cothrom chun cinntí ceannach a dhéanamh. An fhoirm stiúdraithe den modh TCO le linn an phróise íocaíochta:

TCO = PP + A · PNLL + B · PLL    (1)

Aineolas faoi A is é an co-fhactor fásachán gan locht (€/kW), B is é an co-fhactor fásachán faoi locht (€/kW), PNLL (kW) is é an fásachán gan locht an dtransfórmaithe ar feadh a shaol, agus PLL (kW) is é an fásachán faoi locht an dtransfórmaithe ar feadh a shaol.

Ó thaobh foráilte cumhachta nó úsáideoirí tionscal agus tráchtála, difríonn ríomhthe TCO freisin. Ina measc, cuireann próiseas measúnachta fásachán dtransfórmaithe foráilte cumhachta chun tuiscint a fháil agus an costas iomlán a aimsiú do fásacháin gineadh, trasnáil, agus réadaíodh an dtransfórmaithe, agus é sin a dhéanamh trí choinbhinsiúil foirmle ríomhaireach. Ar an láimh eile, cuireann próiseas measúnachta fásachán dtransfórmaithe tionscal agus tráchtála chun tuiscint a fháil agus príomha luich leictreachais le linn an tréimhse pleanáilte úsáide an dtransfórmaithe.

A. Sonraí Comhthéacs anailíse

Ríomhadh na co-fhactóirí (A, B) do dtransfórmaithe cumhachta 16MVA atá ceangailte le stáisiún gréine (Fig. 1). Úsáid saincheantar chun luachanna A agus B a aimsiú i ríomhthe árach.

Le haghaidh an chuspóis seo, ní mianach é an cothromóid seo a réiteach:

3. Anailís Cosléime Carboneach

Is é ár mbuaile é modh a chruthú chun aimsiú agus chur i gcomparáid an cosléime carboneach (CF) is fearr do dtransfórmaithe cumhachta. "Tugann CF léargas ar an mionchuimhne iomlán de tháirgeadh dióxaid carboneach díreach nó neamhdhíreach ag teorainn gníomhaíochta nó a chumasaíodh le linn saol an phróduit." Is féidir é freisin a léiriú mar an mionchuimhne iomlán de tháirgeadh dióxaid carboneach (CO2) agus gaisteacha ghlasraíochta eile (GHG) (mar shampla, metán, nitrous oxide, etc.) a bhaineann le pródaithe. Is é CF an t-ábhar a chuirtear san áireamh sa LCA níos cothrom leis. LCA is modh stiúdraithe idirnáisiúnta (ISO 14040, ISO 14044) a úsáidtear chun cur chuige comhshaoil agus úsáid acmhainní a éilimh le linn saol an phróduit. Mar sin, is é CF anailís choiciúil a chuirtear san áireamh ar an tionscnamh amháin a bhfuil tionchar ar athrú aeráide.

Tá dhá modh príomha le CF a ríomh: anailís bun-osáidiúil bun-osáidiúil (PA) nó anailís input-output (EIO) bun-reachtúil. Is é anailís bun-osáidiúil (PA) an modh bun-osáidiúil a chuireann san áireamh tionchar comhshaoil pródaithe aonair ó dhéanamh go dtí scriosadh. Is é anailís input-output (EIO) bun-reachtúil an modh a úsáideann chun CF a meast.

Tugann an algoritam PAIA modh ginearálta chun CF a ríomh do pródaithe leictreach éagsúla, mar shampla, solas, máiníní leictreach rothlóide, etc. Ríomhann an modh seo CF do mháiníní le linn an dáil, an obair, agus an sciarbhas. Áfach, níor chuirtear an modh PAIA i bhfeidhm chun CF a aimsiú do dtransfórmaithe cumhachta go fóill.

Chomh maith leis, de ghnáth, déantar comhthéacs fógraí a chur i gcomparáid do dhréachtáil roghnaithe (Fig. 2), in ionad dhá dtransfórmaithe a chur in eagar go hoptamálta. Mar gheall ar an saol fada dtransfórmaithe cumhachta, ní mianach é costas seirbhís a chur san áireamh, a chuirtear san áireamh do chuid páirteanna agus am stop plandaithe. Gan aon cheann de na costais seo a chur san áireamh le linn an phróise íocaíochta. Tar éis na Prionsabail 4.0 - seirbhís mhéidithe - a chur i bhfeidhm, is féidir iad a ríomh ón tosach an dól a dhearadh.

3.1 Feidhmeanna Caipitil

Do haghaidh an cuspóis seo, tá na feidhmeanna caipitil mar seo:

Áit a bhfuil r ina ráta discaint don infheistíocht. Is gnách go mbíonn sé seo idir 5-10%, agus roghnaigh muid 6.75% do na cáclúlaí. Sa chás seo, is 25 bliain an tréimhse beo a bhíonn mar eispéireachta do an transformálaí (t). In équation (4), p ina ionad an t-eoltracht bhliantúil as kW de mhórdíol. Is í an fachtóir díola ná réidh an iompar idir an díol is mó agus an cumas réamhdháile (0.65) an transformálaí. Taisbeánann an fachtóir cuimsitheach (f) an costas toirt ar an am atá clúdaithe sa choincheap airgeadais reatha. Is 0.05 euro (€/kWh) an príos reatha eoltrachta i lár na hEorpa. Is í an fachtóir ballchúise (LLF) an iompar céanna idir an chailleadh cumhacht ar feadh tréimhse agus an chailleadh ag am an iarratais is airde. Is é an fachtóir balla (LF) an load meánach ar feadh shaol an transformálaí, léirithe mar phercentáil cothrom le dáilteach as load is mó. Iár náisiún, do stáisiúin ghníomhaíochta gréine, LF=25%, mar sin LLF teastaíonn 0.15625 (Fig. 1).

Is féidir an fachtóir cápithe (A, B) a ríomh ón équation (4,5). I measc an équation (4,5), tá an fachtóir 8760 ag léiriú an oibriú bhríomhaireachta bhliantúil an transformálaí. Sa équation (B), tá an costas ballchúise á ríomh. Idir an chuid uile transformálaí, is é an transformálaí is éifeachtaí agus is éifeachtaí é a laghdaíonn an TCO (Fig. 2).

A. Anailís Foideach Chomhchinneach

Mar a dhéantar leis an fhoirmle TCO, is féidir fachtóir comhchinneach a thabhairt isteach chun an foideach (CF) transformálaí a luacháil:

TCO2 = BCP + A* · PNLL + B* · PLL

áit a bhfuil TCO2 ina ionad an foideach ríomh (g), BCP ina ionad an foideach ríomh le linn an phróise déantais. A* agus B* is fachtóirí cápithe chun an ghaois (kg/kW) a ríomh le linn an tsábhálta seirbhíse plandaithe an transformálaí.

Chun na fachtóirí cápithe cosúil seo a ríomh, trí ghaois (GHG) a chonsaítear: an ghaois (CO2), an metan (CH4), agus an nitrosoxaid (N2O) do gach cineál carburáide úsáidte san grid. Mar gheall ar sin, má ríomh sinn leis an nguthrú a bheith ag stáisiúin ghréine, bheadh an transformálaí teoiriciúil is lú agus na cailleadh is mó. Tá an méid a chuirtear amach de metan agus nitrosoxaid á athraíu go hidreacht CO2 leis an gcúl a bheith faighte leo (I):

áit a bhfuil ei ina fachtóir guthrú in aonad (tCO2/MWh), agus eCO2,i, eCH4,i agus eN2O,i na fachtóirí guthrú do gach cineál carburáide (i), go léir in aonad (t/GJ). Úsáideann an fachtóir 0.0036 GJ a aistriú chuig MWh. Do carburáid i, tá ni ina ionad an tionchar carburáide i sa chóras (in phercent %), agus λi ina ionad an chailleadh cumhacht i sa chóras. Úsáideann an páipéar λi = 8% do gach cineál carburáide.

Ag úsáid na dathana eoltrachta na Magyar, rinneadh an luach A*=425 kgCO2/kW agus B*=66.5 kgCO2/kW a ríomh.

4 Modúil Transformálaí

Úsáideann an modúil transformálaí modh dhá-bhríomháil fhóiríní (core agus windings). Tá an modh seo in úsáid go forleathan i dtreo na n-orduithe tosaigh a optimeáil mar gur é an méid a bhíonn ag an fóirín a shainaíonn an méid iomlán an transformálaí. Modáiltear na charachtar geamaí agus eoltracha an transformálaí le paraiméadar dearachtaí suntasacha. Tá na bunmholtaí seo glactha go forleathan sa tionscal, ag tabhairt cruinneas leor chun an ghaois cupair agus core a meastáil agus ag éascaíodh an líon éagsúil de struchtúr core agus windings a éascaíodh.

Tugtar tuiscint cruinn ar na teorainn amach an fóirín príomha sa modúil orduithe tosaigh, rud a bhfuil sé casta leis na cáclúlaí costais tosaigh. Tugann tuiscint ar na paraiméadar dearachta suntasa an obair inigeoirí a spreagadh, agus is éasca paraiméadar dearachta sonraí a aimsiú trí thréidiúil (Fig. 2). Úsáideann déantóirí transformálaí san Eoraip agus Meiriceá modh optimeáil bunaithe ar an metaheuristic.

5 Cuardach Metaheuristic

Úsáideann an modúil transformálaí prorgamú geamaí a réiteitear trí algoritmi metaheuristic chun an modúil matamaiticiúil na n-orduithe tosaigh a réiteach. Dá fachtóir a chuidíonn leis an réiteach geamaí. Ar dtús, is tapa agus is láidir an soláthar GP bunaithe ar an pointe intíre. Ar an dara scéal, cinntíonn na rialacha modáil matamaiticiúla an prorgamú geamaí go mbeidh an réiteach a fuarthas gloineach. Caithfidh an fhorbairt chomhionann agus an neamhchothrom a léiriú trí fhoirmle matamaiticiúil speisialta a thugtar monomials (10) agus posynomials (11).

áit a bhfuil ck>0, is uimhreacha réadach na paraiméadar α, agus caithfidh na luachanna x a bheith dearfach. Is féidir an fadhb costais a réiteach do transformálaí shell-type a scríobh i struchtúr geamaí suntasach. Ní féidir an modúil matamaiticiúil seo a úsáid do transformálaí core-type mar gheall ar an spéis a bhíonn ag core-type transformálaí don impedans cathú. Mar sin, trí an modúil GP a chomhbhaint leis an modúil branch-and-bound, fuarthas modh réiteach tapa agus cruinn.

6 Torthaí agus Plé

A. Speisifící Teicniúla Transformálaí Trial

Rinneadh tástáil ar aisteoireacht ar trasnóir cumhachta 16MVA le ráta voltáide 120kV/20kV. Bhí na spriocanna aisteartha ag an tionscadal ná an Costas Iomlán Comhlachais (CIC) sa chéad cás agus an lorg carbhóna íogair (LC). Ba 50Hz an tréimhse reilte, le coinbhreosú scuir ghearr teoranta ag 8.5%. Roghnaíodh paraiméad i gcomhréim leis na caighdeáin. Roghnaíodh an modh húrúchaint trasnóra mar ONAN, le teocht comhshaoil speisithe ag 40°C. Mar sin, cuireadh teorainn 3A/mm² ar shiansamh líne an phríomhfhloinn, agus 3.5A/mm² ar an gcúrsa fhoirceann.

Modáilíodh an fhoirceann íosvoltáide (príomha) mar fhoirceann snámha le CTC (Cabhlach Trasnaíochta Leanúnach), agus modáilíodh an fhoirceann airgeadraithe (dearaidhe) mar fhoirceann disc le dothuathoirí dúbailte. Le háchoimre ar fhobhuarú ábhair an bhonn agus ar mhéadú vóltaí an reilte, cuireadh teorainn 1.7T ar éigiúlacht an fhuil. Roghnaíodh go minic srian insuláide bunaithe ar rialacha taithí. Roghnaíodh costas 3.5€/kg ar staighreileictreach, agus 8€/kg ar ábhar foirceann. Bhí costas lorg carbhóna de 1.8kgCO2/kg ar staidreamh staighreileictreach, agus 6.5kgCO2/kg ar cupar.

Tá na torthaí uasdátaithe i bhFianóir 2. Ón torthaí, is féidir a fheiceáil gur ísle an t-effeicthes a tharntóireachta faoin uasdátú CF ná an effeicthes tar éis anailíse TCO. Is comhtháiteach an voltailghearr ag an gcarraige leis an gciorcalacht cupair-leitir, agus tá na luachanna beagnach cothroimeach ina dhá chás. Is éadrom iad na cailleadh carraige sa dhuine de na cásanna, gan aon mheasúnú suntasach eatarthu. Mar gheall ar an LLF bheag i bpuintí gréine, is airde i gcónaí na costais cailleadh carraige i gcomparáid leis na costais cailleadh lucht leanúna. Is é an cailleadh cupair an príomhéadar, atá go suntasach níos lú ná an chás TCO. Mar gheall ar an gciorcalacht príobháideach smeltála meáchain neamhliathacha agus liathacha níos airde ná an gciorcalacht príobháideach ábhair carraige agus cupair, agus mar gheall ar an CF ábhar brúite níos airde ná an CF cailleadh leictreach, téann an algaríom uasdátaithe i dtreo dheithe le níos lú cupair chun an CF an tarntóireachta a laghdú. Mar gheall ar an ndearradh suntasach idir an CF príobháideach leictreach agus an CF smeltála cupair/leitir, cuireann an algaríom béim ar dheithí níos lú agus níos ísle feidhmíochta i gcomparáid le ríomhaireachtaí bunaithe ar TCO.

7 Conclúid

Níl modh réadchlainne, glactha go forleathan leis chun an trodaí carbón tarntóireachta leictreach a aimsiú. Sa thréimhse iar-eacnamaíoch, tá anailísí trodaí carbón déanta i litríocht ar pháirí tarntóireachta roghnaithe go forleathan. Ach déantar tarntóireachta móra leictreach de réir ordaithe do scénáir eacnamaíocha éagsúla. Chun deithe uasdátaithe a chur i gcomparáid, rinneadh dhá uasdátú dearaidh i sampla práctach. Sa chéad chás, rinneadh uasdátú TCO; sa dara chás, d'ardú an tarntóireachta trodaí carbón. Léiríonn na torthaí gur féidir le hábharstúdach trodaí carbón tarntóireachta níos ísle feidhmíochta a thabhairt ná modh traidisiúnta TCO. D'fhéadfadh sé seo a bheith mar gheall ar an gcost amhbailíteach a bheith níos airde le linn an tionscail ná na cailleadh a bheidh ann ar an seolán. D'fhéadfadh taighde thuasluaite a mheas an tionchar amhbailíochta ama tionsclaíochta, údarach, úsáid óileibh insuláideacha biodoiscibh nó athsholáthar tarntóireachta.