فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

مدل بهینه‌سازی زنجیره تأمین پایدار برق تهران با رویکرد درونی سازی هزینه‌های زیست محیطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه محیط زیست دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران ، ایران
2 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
3 گروه سیستم های انرژی، دانشکده انرژی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
4 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
10.22059/ses.2026.423579.1296
چکیده
در این پژوهش، یک مدل یکپارچه بهینه‌سازی زنجیره تأمین برق شهری برای استان تهران توسعه داده شده است که با تلفیق برنامه‌ریزی اقتصادی و ارزیابی چرخه‌عمر زیست‌محیطی، تصمیمات مربوط به تأمین سوخت، توسعه ظرفیت نیروگاهی، تولید برق، مصرف آب و برق وارداتی از شبکه را در افق ۲۰۲۶ تا ۲۰۵۰ تعیین می‌کند. مدل حاضر در قالب برنامه‌ریزی خطی عددصحیح مختلط (MILP) تدوین شده است. پیامدهای زیست‌محیطی فعالیت‌های زنجیره تأمین برق در سه حوزه تخریب منابع، آسیب به اکوسیستم‌ها و سلامت انسان ارزیابی و به‌صورت هزینه پولی در تابع هدف درونی‌سازی می‌شوند. عملکرد مدل با مقایسه دو رویکرد کمینه‌سازی صرفاً اقتصادی و کمینه‌سازی هم‌زمان هزینه اقتصادی و زیست‌محیطی بررسی شده و قیمت سوخت به‌عنوان مهم‌ترین پارامتر تحلیل حساسیت مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در رویکرد اقتصادی، مجموع هزینه اقتصادی طی دوره حدود ۹۱ میلیارد دلار است، درحالی‌که در رویکرد اقتصادی-زیست‌محیطی با افزایش ۴٫۱ درصدی این هزینه، هزینه زیست‌محیطی کل حدود ۲۰٫۸ درصد کاهش می‌یابد. همچنین، درونی‌سازی هزینه‌های زیست‌محیطی می‌تواند ترکیب فناوری‌ها و مسیر توسعه ظرفیت نیروگاهی را تغییر داده و وابستگی به برق وارداتی از شبکه را کاهش دهد. تحلیل حساسیت قیمت سوخت نیز نشان داد که کاهش قیمت سوخت در رویکرد صرفاً اقتصادی، جذابیت تولید حرارتی و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را افزایش می‌دهد، درحالی‌که در رویکرد اقتصادی-زیست‌محیطی، توسعه فناوری‌های تجدیدپذیر افزایش می‌یابد. از منظر سیاست‌گذاری، اصلاح تدریجی قیمت سوخت در کنار درونی‌سازی هزینه‌های زیست‌محیطی می‌تواند از انتقال بخشی از هزینه‌های پنهان تأمین برق به بخش‌هایی مانند نظام سلامت و محیط‌زیست جلوگیری کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

An Optimization Model for the Sustainable Electricity Supply Chain of Tehran with an Environmental Cost Internalization Approach

نویسندگان English

Gholamreza Nabi bidhendi 1
seyed mohamad javad hosseini 2
Akram Avami 3
Hamid Rashedi 4
Ahmad Rashedi 2
1 Environment faculty, Tehran university, Tehran, iran
2 Department of Environmental Engineering, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran.
3 Energy Systems Group, Faculty of Energy Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
4 School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده English

This study develops an integrated optimization model for the urban electricity supply chain of Tehran Province by integrating economic planning with environmental life cycle assessment (LCA). The model determines decisions regarding fuel supply, power generation capacity expansion, electricity generation, and electricity imports from the grid over the 2026–2050 planning horizon. The proposed model is formulated as a mixed-integer linear programming (MILP) model. Environmental impacts of electricity supply chain activities are evaluated across three damage categories—resource depletion, ecosystem damage, and human health—and monetized and internalized within the objective function. Model performance is evaluated by comparing two approaches: minimizing economic costs alone and jointly minimizing economic and environmental costs. Fuel price is considered the most important sensitivity parameter. The results show that under the economic objective, total economic cost over the planning horizon is approximately USD 91 billion, whereas under the economic–environmental objective, a 4.1% increase in economic cost reduces total environmental cost by approximately 20.8%. Furthermore, internalizing environmental costs can alter the technology mix and capacity expansion pathway and reduce dependence on electricity imported from the grid. Fuel-price sensitivity analysis shows that lower fuel prices increase the economic attractiveness of thermal generation and fossil-fuel dependence under the economic objective, whereas the economic–environmental objective results in greater deployment of renewable technologies. From a policy perspective, gradual fuel price reform combined with environmental cost internalization can help prevent part of the hidden costs of electricity supply from being shifted to sectors such as healthcare and the environment.

کلیدواژه‌ها English

Mixed-integer linear programming
Environmental impacts
Life cycle assessment
Fuel prices
Imported electricity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 مهر 1405