فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

تحلیل انرژی، اگزرژی و اقتصادی نیروگاه فتوولتاییک خورشیدی با آرایش‌های ثابت و ردیاب در اقلیم‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 داﻧﺸﮑﺪة ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ اﻧﺮژی و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﭘﺎﯾﺪار، داﻧﺸﮑﺪﮔﺎن ﻋﻠﻮم و ﻓﻨﺎوری ﻫﺎی ﻣﯿﺎن رﺷـﺘﻪ ای داﻧﺸـﮕﺎه ﺗﻬـﺮان، ﺗﻬﺮان،
2 داﻧﺸﮑﺪة ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ اﻧﺮژی و فیزیک، داﻧﺸـﮕﺎه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، ﺗﻬﺮان، اﯾﺮان
3 داﻧﺸﮑﺪة ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ اﻧﺮژی و فیزیک، داﻧﺸـﮕﺎه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، ﺗﻬﺮان، اﯾﺮان.
4 دانشکده مهندسی انرژی و منابع پایدار، دانشکدگان علوم و فناوریهای میان رشته ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
5 دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
10.22059/ses.2026.416224.1261
چکیده
در این پژوهش، عملکرد انرژی، اگزرژی و اقتصادی یک نیروگاه فتوولتائیک متصل به شبکه با ظرفیت نامی 1 مگاوات در چهار اقلیم منتخب ایران شامل یزد، بیرجند، همدان و سنندج بررسی شد. به‌منظور ارزیابی اثر شرایط اقلیمی و آرایش نصب، چهار پیکربندی شامل سامانه ثابت، ردیاب تک‌محوره افقی، ردیاب تک‌محوره عمودی و ردیاب دو‌محوره در نرم‌افزار PVsyst شبیه‌سازی شدند و خروجی‌های ساعتی برای محاسبه شاخص‌های انرژی، اگزرژی و اقتصادی استفاده شدند. نتایج نشان داد که ردیاب دو‌محوره در تمامی شهرها بیشترین تولید سالانه برق را دارد؛ به‌طوریکه تولید آن در یزد، بیرجند، سنندج و همدان به‌ترتیب برابر با 2868.2، 2828.9، 2711.5 و 2351.7 مگاوات‌ساعت بود. بااین‌حال، بیشترین راندمان اگزرژی سالانه، برابر با 19.52 درصد، برای سامانه ثابت در همدان به‌دست آمد که نشان می‌دهد بیشینه تولید انرژی الزاماً با بالاترین کیفیت ترمودینامیکی تبدیل انرژی همراه نیست. از دیدگاه اقتصادی، فروش برق در بورس انرژی در مقایسه با سازوکار خرید تضمینی سودآوری بیشتری ایجاد کرد. بهترین عملکرد اقتصادی مربوط به ردیاب تک‌محوره افقی در یزد بود که بیشترین ارزش خالص فعلی (NPV) برابر با 642.8 میلیارد تومان، بیشترین نرخ بازده داخلی (IRR) برابر با 54.43 درصد و کمترین هزینه ترازشده انرژی (LCOE) برابر با 7470 تومان بر کیلووات‌ساعت را نشان داد. در مجموع، نتایج بیانگر آن است که آرایش دو‌محوره از نظر بیشینه‌سازی تولید انرژی، سامانه ثابت از منظر عملکرد اگزرژیک و ردیاب تک‌محوره افقی از نظر موازنه اقتصادی عملکرد مطلوب‌تری دارند؛ ازاینرو، انتخاب آرایش مناسب باید بر پایه ارزیابی یکپارچه شرایط اقلیمی و شاخص‌های انرژی، اگزرژی و اقتصادی انجام شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Energy, Exergy, and Economic Analysis of a Solar Photovoltaic Power Plant with Fixed and Tracking Configurations across Different Climatic Regions

نویسندگان English

Erfan Erfan Abbasian Hamedanni 1
Yazdan Imani 2
Kian Bahramniakan 3
Ali Roghani Araghi 4
Ali Farhadi 5
1 School of Energy Engineering and Sustainable Resources, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Energy Engineering and Physics, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
3 Department of Energy Engineering and Physics, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran.
4 School of Energy Engineering and Sustainable Resources, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
5 , Mechanical Engineering Faculty, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran.
چکیده English

In this study, the energy, exergy, and economic performance of a grid-connected photovoltaic power plant with 1 MW nominal capacity in four selected climates of Iran, including Yazd, Birjand, Hamadan, and Sanandaj, was investigated. To evaluate the impact of climatic conditions and installation configuration, four configurations including a fixed system, horizontal single-axis tracker, vertical single-axis tracker, and dual-axis tracker were simulated in PVsyst, and hourly outputs were used to calculate energy, exergy, and economic indicators. Results showed that the dual-axis tracker provides the highest annual electricity generation in all cities; specifically, its production in Yazd, Birjand, Sanandaj, and Hamadan was 2868.2, 2828.9, 2711.5, and 2351.7 MWh, respectively. However, the highest annual exergy efficiency of 19.52% was obtained for the fixed system in Hamadan, indicating that maximum energy production is not necessarily accompanied by the highest thermodynamic quality of energy conversion. From an economic perspective, electricity sales in the energy exchange generated higher profitability than the guaranteed purchase mechanism. The best economic performance was achieved by the horizontal single-axis tracker in Yazd, with the highest net present value (NPV) of 642.8 billion Tomans, highest internal rate of return (IRR) of 54.43%, and the lowest levelized cost of energy (LCOE) of 7470 Tomans/kWh. Overall, results indicate that the dual-axis configuration is more favorable for maximizing energy production, the fixed system for exergy performance, and the horizontal single-axis tracker for economic balance; therefore, choosing the appropriate configuration should be based on an integrated assessment of climatic conditions and energy, exergy, and economic indicators.

کلیدواژه‌ها English

Photovoltaics
Solar tracker
Energy and Exergy analysis
Economic analysis
Climatic diversity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 شهریور 1405