کاربرد الگوریتم‌های فرا ابتکاری در بهینه‌سازی نیروگاه بوشهر با رویکرد آنالیز اکسرژی برای اتصال آب‌شیرین‌کن

نوع مقاله : --

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی هسته‌ای، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

3 استادیار، دانشکده مهندسی هسته‌ای، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

4 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه

چکیده

این پژوهش با هدف بهینه سازی ترمودینامیکی نیروگاه اتمی بوشهر با رویکرد آنالیز اکسرژی برای اتصال آب‌شیرین‌کن و تولید آب­ شیرین با حداقل هزینه ممکن انجام‌شده است. پس از آنالیز اکسرژی و تعیین منابع اتلاف از الگوریتم‌­های فراابتکاری گرگ خاکستری و ازدحام ذرات برای بهینه ­سازی سیستم استفاده ­شده است. عملکرد این الگوریتم‌ها در حل تابع راسترینگ ارزیابی ‌گردیده و مسئله اصلی با الگوریتم برتر برای یافتن دماها و فشارهای بهینه حل شده است. سپس یک واحد آب شیرین‌کن تقطیر چند ­مرحله ­ای همراه با ترموکمپرسور با ظرفیت 24000 متر مکعب در روز به یکی از جریان‌های بهینه خروجی از توربین کم ‌فشار متصل گردیده است. نتایج نشان دادند که بیشترین میزان برگشت ­نا­پذیری با مقدار 500/1510 مگاوات در ابتدا به راکتور و سپس با مقدار 500/144 مگاوات به ژنراتور بخار تعلق دارد. هزینه تولید آب شیرین نیز در شرایط بهینه نیروگاه 180/1 دلار به ازای هر متر مکعب می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sadekin S., Zaman S., Mahfuz M. and Sarkar R., Nuclear power as foundation of a clean energy future: A review. Energy Procedia, vol. 160, pp. 513-518, (2019).
 [2] Ağbulut Ü., Ceylan İ., Gürel A.E. and Ergün A., The history of greenhouse gas emissions and relation with the nuclear energy policy for Turkey. International Journal of Ambient Energy, pp. 1-9, (2019).
[3] Veselov F.V. and Khorshev A.A., Optimal Scale of Development of Nuclear Energy in the UES of Russia to 2050. Atomic Energy, vol. 128(5), pp. 259-264, (2020).
[4] Zhiznin S.Z., Timokhov V.M. and Gusev A.L., Economic aspects of nuclear and hydrogen energy in the world and Russia. International Journal of Hydrogen Energy, vol.  45(56), pp. 31353-31366, (2020).
[5] Maronati G. and Petrovic B., Estimating cost uncertainties in nuclear power plant construction through Monte Carlo sampled correlated random variables. Progress in Nuclear Energy, vol. 111, pp.211-222, (2019).
[6] Naserbegi A., Aghaie M., Minuchehr A. and Alahyarizadeh G., A novel exergy optimization of Bushehr nuclear power plant by gravitational search algorithm (GSA). Energy, vol. 148, pp. 373-385, (2018).
[7] Sayyaadi H. and Sabzaligol T., Exergoeconomic optimization of a 1000 MW light water reactor power generation system. International Journal of Energy Research, vol.  33(4), pp. 378-395, (2009).
[8] Zargan J. and Waez-Mousavi S.M., Water crisis in Iran: its intensity, causes and confronting strategies. Indian Journal of Science and Technology, vol.  9(44), pp.1-6, (2016).
[9] Sadeghi K., Ghazaie S.H., Fedorovich E.D., Sokolova E.A. and Shirani, A.S., Economic Assessment of the Possible Desalination Processes for the First Unit of Bushehr Nuclear Power Plant. Thermal Engineering, vol.  67(5), pp. 271-281, (2020).
[10] Ansari K., Sayyaadi H. and Amidpour M., Thermoeconomic optimization of a hybrid pressurized water reactor (PWR) power plant coupled to a multi effect distillation desalination system with thermo-vapor compressor (MED-TVC). Energy, vol.  35(5), pp. 1981-1996, (2010).
[11] Wilding P.R., Murray N.R. and Memmott, M.J., The use of multi-objective optimization to improve the design process of nuclear power plant systems. Annals of Nuclear Energy, vol. 137, p. 107079, (2020).
[12] Ebrahimgol H., Aghaie M., Zolfaghari A. and Naserbegi A., A novel approach in exergy optimization of a WWER1000 nuclear power plant using whale optimization algorithm. Annals of Nuclear Energy, vol.  145, p. 107540, (2020).
[13] Sezer KS, Bayhan N. Comparison of Metaheuristic Algorithm Performances for Optimization of Fractional Order PID Controllers Applied to Gas Turbine Power Plant. Journal of Aeronautics and Space Technologies. vol. 30, 14(2), pp. 209-19, (2021).
[14] Eltamaly AM. A novel strategy for optimal PSO control parameters determination for PV energy systems. Sustainability, vol. 13, pp. 1008, (2021).
[15] Naserbegi A., Aghaie M. and Zolfaghari A., Implementation of Grey Wolf Optimization (GWO) algorithm to multi-objective loading pattern optimization of a PWR reactor. Annals of Nuclear Energy, vol. 148, p. 107703, (2020).
[16] Mukhtar A, Saqib S, Ullah S, Sagir M, Tahir MB, Mahmood A, Al-Sehemi AG, Assiri MA, Ibrahim M, Ali A. Nuclear Desalination. InSustainable Materials and Systems for Water Desalination, pp. 121-135, (2021).
[17] Rezaei A., Naserbeagi A., Alahyarizadeh G. and Aghaie M., Economic evaluation of Qeshm island MED-desalination plant coupling with different energy sources including fossils and nuclear power plants. Desalination, vol. 422, pp. 101-112, (2017).
[18] Makkeh, S. A., Ahmadi, A., Esmaeilion, F., & Ehyaei, M. A. Energy, exergy and exergoeconomic optimization of a cogeneration system integrated with parabolic trough collector-wind turbine with desalination. Journal of Cleaner Production, vol. 273, pp. 123122, (2020).