مدیریت تولید آینده در نیروگاه‌های برقابی تحت تأثیر تغییر اقلیم (مطالعۀ موردی: نیروگاه سد کارون 4)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، گروه مهندسی منابع آب، دانشکدۀ مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 استاد، گروه مهندسی صنایع، دانشکدۀ صنایع و مدیریت، دانشگاه ایوان کی، ایوان کی، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی منابع آب، دانشکدۀ مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

افزایش تقاضا و کاهش بالقوۀ منابع، تولید انرژی در آینده را به یکی از چالش‌های مهم تبدیل کرده است. در نیروگاه‌های برقابی، تغییر‌ اقلیم از دلایل اصلی محدودیت منابع تأمین تولید است. دما و بارش می‌تواند شرایط هیدرولوژیکی آینده را تغییر دهد و بر میزان و توزیع زمانی تولید اثر مستقیم بگذارد. برای مشخص شدن تغییرات آیندۀ تولید و امکان مدیریت آن، یک مدل ریاضی بهینه‌سازی تحت بستۀ نرم‌افزاری Lingo توسعه داده شده است. بررسی‌های تغییر اقلیم با ایجاد گروهی از سناریوهای آیندۀ عوامل تأثیرگذار انجام گرفته است. این تحقیق با استناد به داده‌های تاریخی 30 سال منطقۀ کارون 4، مدل‌های لازم برای برآورد تبخیر و جریان رودخانه را تهیه کرده و با ایجاد سناریوهای آیندۀ دما و بارش، با استفاده از مدل‌های مذکور، مقدار و توزیع زمانی جریان ‌رودخانه در 86 سال آینده را برآورد کرده است. نتایج نشان می‌دهد تا انتهای قرن، با 2/17 درصد کاهش بارش، و 6/22 و 1/26 درصد افزایش دما و تبخیر، جریان رودخانه به‌طور متوسط 9/10 درصد کاهش خواهد یافت. در مدیریت تولید، با ضریب بار ‌نیروگاهی 2/0 می‌توان تولید نیروگاه برقابی را در محدودۀ کاهش 12 تا 46 درصدی و به‌طور متوسط 20 درصد با لحاظ محدودیت‌های متعدد کنترل بهینه‌سازی کرد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Management of Hydropower Future Production Under Climate Change Impacts. Case study: Karun 4 Plant

نویسندگان [English]

  • Asadolah Akbarian Aghdam 1
  • Alimohammad Ahmadvand 2
  • Saeed Alimohammadi 3
1 Instructor, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shadid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Prof., Faculty of Industrial and Management, Eyvanekey University, Eyvanekey, Iran
3 Assistant Prof. Faculty of Water and nvironmental Engineering, Shadid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Increasing of energy demand and decreasing of water resources, could make the future energy production as a big challenge. Climate change is one of the main reasons for water resources limitation. Future precipitation and air temperature, change hydrological conditions and directly effect on the hydropower production. For showing the future condition and making it possible to manage the hydropower, a mathematical model is developed and is run under Lingo optimization package. Climate changes are evaluated by establishing a group of scenarios of hydrological parameters. In this research a 30 years historical data of Karun4 basin is used to establish the monthly temperature-evaporation models and series of multi-variable discharge models. By using these models, future discharge scenarios are computed by the downloaded scenarios data. The results show a 17.2% reduction on precipitation, a 22.6% increasing on air temperature and a 26.1% increasing on the evaporation. These all cause a 10.9% reduction on the river discharge at the dam entrance. By managing the PF and taking it equal to 0.2, production optimization results a range of reduction between 12 and 46 percent with the average amount of 20% in energy production under a series of restrictions from climate change, plant characteristics and future energy demand.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Production optimization
  • Hydropower plant
  • climate change
  • Dam Reservoir
  • energy demand
  1. Akbarian Aghdam A., Ahmadvand A. & Alimohammadi S. (2014). Future Surface Water Resources Sensitivity to Climate Changes Impacts. International Journal of Innovative Science and Modern Engineering; 18(2);1-10.
  2. Ansari S. (2011). Climate Change Impact on Hydropower Generation. MSc. thesis, Sharif University of Technology. (in Persian
  3. Azar A., Saggalarzade S. & Rajabzade A. (2012). Fuzzy Simulation in Uncertain Circumstances. Journal of Industrial Management, University of Tehran Faculty of Management; 4(2); 1-20. (in Persian)
  4. Bozorg Haddad A. & Ahmadi M. (2013). Assessing the impact of climate change on runoff in upstream Karun in future periods. 5th Water Resources Management, Tehran, Iran. (in Persian)
  5. Cateni A., Magri L. & Grego G. (2008). Optimization Of Hydro Power Plants Performance Importance Of Rehabilitation And Maintenance In Particular For The Runner Profiles. 7th International Conference on Hydraulic Efficiency Measurements. Milan, Italy.
  6. Farajzadeh M. (2013). Climate Change Effects on River Discharge-Case Study Sheshpir River. Geography and Environmental Planning Journal; http://uijs.ui.ac.ir/gep ; 49(1). (in Persian)
  7. Harrison G. P. (2001). An Assessment of the Impact of Climate Change on Hydro electric Power. Phd thesis. EDINBURGH University.
  8. Iran Power & Water Resources Co. Karun 4 Project Basic Information. (2014). http://fa.iwpco.ir/karun4/default.aspx. (Assessed: August 12, 2014). (in Persian)
  9. Liagati H. (2014). Seminar on climate change and its impacts on natural ecosystems. Shahid Beheshti University. http://sbu.ac.ir/Lists/News/DispForm.aspx?ID=13463. (in Persian)
  10. Marion G., Uvo Cintia B. & Madani K. (2014). Climate change impacts on high-elevation hydroelectricity in California. Journal of Hydrology;  42; 261-271.
  11. Moosavi Aharjani P., Gaderi S.F.  & Azadeh M. (2007). Simulation of industrial electricity demand with the use of dynamic system. Journal of Technical Faculty, University of Tehran; 41(7); 943-9. (in Persian)
  12. Nguyen C., McGrego J. L. & Guobin F. (2010). A comparison of multi-site daily rainfall downscaling techniques under Australian conditions. Journal of Hydrology. 408(1–2); 1–18
  13. Ospina Noreña J. E., Gay García C., Conde A. C., Sánchez G. &  Torres Esqueda S. (2011). Water availability as a limiting factor and optimization of hydropower generation as an adaptation strategy to climate change in the Sinú–Caribe river basin; Atmósfera. 24 no.2 México abr.
  14. Pooralihosein SH. & Bavani M. (2013). Risk analysis and assessment of impacts of climate change on temperature and precipitation of East Azerbaijan in 2013-2022. Journal of the Earth and Space Physics; 30(4):191-208. (in Persian)
  15. Razavi S.M., Arasti M., Jafari A. & Mokhtarzadeh N. (2012). Developing a Model for Technology Planning at Industry Level. Journal of Industrial Management, University of Tehran Faculty of Management; 4(2); 43-68. (in Persian)
  16. Shu-Hua C., Lin-Lin P., Dan C., Mei-Ying L., Quinn H., Ming-Hua Z., Yubao L. & Jianzhong W. (2010). Influences of climate change on California and Nevada regions revealed by a high-resolution dynamical downscaling study. Clim Dyn 37:2005–2020 DOI 10.1007/s00382-010-0961-5.
  17. Thatcher M., McGregor J.L., Katzfey J.J. & Nguyen K.C. (2011). Dynamical downscaling techniques: Impacts on regional climate change signals. Proceedings, World IMACS/MODSIM Congress, Cairns.U.S. Department of the Interior. (2005). Managing water in the west Water Resources Office, Washington DC
  18. Yilmaz A. G. & Imteaz M. A., Impact of climate change on runoff in the upper part of the Euphrates basin. Hydrological Sciences Journal; DOI:10.1080/02626667.2011.609173; 56(7); 1265-1279.