ارزیابی اقتصادی استفاده از سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه در روستاها با شبیه‌سازی مونت‌کارلو (مطالعة موردی: تهران)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی صنایع، شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب

2 استادیار اقتصاد دانشگاه علوم اقتصادی

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مدیریت بازرگانی دانشگاه پیام نور تهران

4 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی صنایع دانشگاه علوم اقتصادی

چکیده

 
طبق آمار منتشره از سوی شرکت توانیر، علی‌رغم اتمام عملیات برق‌رسانی به روستاهای بیش از 20 خانوار ایران، هنوز بیش از 17000 خانوار روستایی که در روستاهایی با جمعیت کمتر از 20 خانوار ساکن‌اند، از نعمت دسترسی به برق محروم هستند. تلفات تولید، انتقال و توزیع برق و پراکندگی جمعیت کشور باعث شده که به استفاده از انرژی خورشید در مکان‌های دورافتاده توجه شود. در این میان، استفاده از سیستم فتوولتائیک، به‌دلیل تبدیل مستقیم انرژی خورشید به برق و نداشتن نیاز به تجهیزات پیچیده اهمیت ویژه‌ای  دارد. در این مقاله، به ارزیابی اقتصادی استفاده از سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه، به‌جای توسعة شبکة برق سراسری در روستاهای تهران پرداخته‌شده و با توجه به عدم قطعیت‌های موجود برای مدل‌سازی، از شبیه‌سازی مونت‌کارلو با 2000 تکرار استفاده‌شده است. ارزیابی اقتصادی با توجه به هزینة چرخة عمر سیستم فتوولتائیک برای یک دوره بین 25 تا 30 سال و هزینه‌های توسعة شبکة برق سراسری برای روستاهای دورافتاده صورت گرفته است. نتایج این مقاله حداقل فاصلة روستا از شبکة توزیع برق سراسری را نشان می‌دهد که در آن استفاده از سیستم فتوولتائیک نسبت به توسعة شبکة برق سراسری اقتصادی‌تر است. این فاصله با افزایش نرخ تنزیل نسبت عکس و با تعداد روز ابری متوالی و تعداد خانوار روستا نسبت مستقیم دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Economic Evaluation of Using off Grid Photovoltaic System in Rural Areas with Monte Carlo Simulations (Case Study of Tehran)

نویسندگان [English]

  • Mehdi Hatami 1
  • Ali Nazemi 2
  • Azam Dowlatabadi 3
  • Mostafa Mostafapour 4
1 Master of ndustrial engineering, National Iranian South Oil Company
2 PhD in Economics - University of Economic Science
3 Master of business management
4 Master of industrial engineering
چکیده [English]

According to TAVANIR company`s statistics, despite fulfilling the electricity supply plans to the villages with more than 20 families in rural areas of Iran, Still, more than 17,000 rural families in villages ,with populations less than 20 families, are deprived from accessing to  the electricity. Production Losses, transmission and distribution of electricity and the distribution of the population cause use of solar energy in remote areas.  Hence, photovoltaic systems, because of direct conversion of solar energy into electricity without the need for sophisticated equipment are important. In this paper, an economic evaluation of Off Grid photovoltaic systems against national power grid has been studied in Tehran villages, due to the uncertainty in modeling; Monte Carlo simulation with 2000 iterations was used.  We did Economic evaluation, using the life cycle cost of a photovoltaic system for a period of 25 to 30 years as well as the development costs for the power grid to remote villages. The paper shows the minimum distance of the village distribution network that the photovoltaic system is more economical than the national power grid development. This distance has inverse relation with discount rate as well as direct relation with the number of cloudy days and the number of rural families.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Economic Evaluation
  • Renewable Energy
  • Monte Carlo simulation
  • Photovoltaic system
  • Uncertainty

بهادری نژاد م. و فرهمندپور ب (1385) طراحی و بررسی اقتصادی سیستم برق خورشیدی برای یک ساختمان اداری در تهران. بیست و یکمین کنفرانس بین‌المللی برق.

حاتمی م. و دولت‌آبادی ا (1392) محاسبه قیمت برق سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه با تعداد روزهای ابری مختلف در سرپل ذهاب. سومین کنفرانس سالانه انرژی پاک.

حسنی ع. و جورابیان م (1390) بررسی فنی و اقتصادی نیروگاه فتوولتائیک یک‌صد کیلوواتی. سومین کنفرانس مهندسی برق و الکترونیک ایران.

خوش‌اخلاق ر.، شریفی ع. و کوچک زاده م (1383) ارزیابی اقتصادی استفاده از انرژی خورشیدی در مقایسه با نیروگاه دیزلی. پژوهش‌های اقتصادی ایران. 24: 192-171.

محمدی س.، کیهانی ر. و صمیمی ا (1383) ارزیابی فنی و اقتصادی استفاده از سیستم فتوولتائیک در مناطق دوردست. امواج برتر. 55: 8.

منشی پور س. و عبداللهی ر (1386) ارزیابی اقتصادی پکیج برق خورشیدی در برق‌رسانی به مناطق فاقد دسترسی به شبکه سراسری برق. بیست و دومین کنفرانس بین‌المللی برق.

Arun P., Banerjee R. and Bandyopadhyay S (2009) Optimum sizing of photovoltaic battery systems incorporating uncertainty through design space approach. Solar Energy. 83: 1013-1025.

Asrari A., Ghasemi A. and Javidi M (2012) Economic evaluation of hybrid renewable energy systems for rural electrification in iran a case study. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 16: 3123– 3130.

Bhattacharyya S (2012) Review of alternative methodologies for analysing off-grid electricity supply. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 16: 677– 694.

Branker K., Pathak M. and Pearce J (2011) A review of solar photovoltaic levelized cost of electricity, renewable and sustainable energy reviews. 15: 4470– 4482.

Caisheng W., Nehrir M) 2008( Power management of a stand-alone wind/photovoltaic/fuel cell energy system. IEEE Trans. on Energy Conversion. 23.

Harder E. and Macdonald Gibson J (2011) The costs and benefits of large-scale solar photovoltaic power production in abu dhabi, united arab emirates. Renewable Energy. 36: 789-796.

Huafen H (2012) Houses risk-conscious design of off-grid solar energy. Building and Environment. 50: 90-103.

Kaldellis J., Koronakis P. and Kavadias K (2004) Energy balance analysis of a stand-alone photovoltaic system, including variable system reliability impact. Renewable Energy. 29: 1161–1180.

Krauter S. and Hanitsch R (2005) How to carry out pv-projects in the tropics. 20th European photovoltaic solar energy conference and exhibition.

Mbaka N., Mucho N. and Godpromesse K (2010) Economic evaluation of small-scale photovoltaic hybrid systems for mini-grid applications in far north cameroon. Renewable Energy. 35: 2391-2398.

McHenry M (2012) A technical, economic, and greenhouse gas emission analysis of a homestead-scale grid-connected and stand-alone nphotovoltaic and diesel systems, against electricity network extension. Renewable Energy. 38: 126-135.

Privitera G. R., Day A., Dhesi G. and Long D (2011) Optimising the installation costs of renewable energy technologies in buildings: a linear programming approach. Energy and Buildings. 43: 838–843.

Ramadhan M. and Naseeb A (2011) The cost benefit analysis of implementing photovoltaic solar system in the state of Kuwait. Renewable Energy. 36: 1272-1276.

Sharma V., Colangelo A. and Spagna G (1995) Photovoltaic technology: basic concepts, sizing of a stand alone photovoltaic system for domestic applications and preliminary economic analysis. energy convers. 3: 161-174.

Schnitzer M., Thuman C. and Johnson P (2012) The impact of solar uncertainty on project financeability: mitigating energy risk through on-site monitoring, AWS Truepower, LLC 463 New Karner Road  Albany, NY 1220.