در روابط فوق، توان خالص خروجی از سیستم برابر توان خالص خروجی از میکروتوربین بوده و مقدار انرژی ورودی به سیستم نیز برابر انرژی آزاد شده ناشی از مصرف سوخت در محفظه احتراق است.
| (۴-۱۹) | |
| (۴-۲۰) | |
| (۴-۲۱) |
در رابطه‌ی (۴-۲۰) ضریب تبدیل جریان مستقیم به متناوب در ژنراتور میکروتوربین است.
۴-۵ روابط اقتصادی سیستم
برای ارزیابی و بهینهسازی اقتصادی سیستمهای انرژی به مقایسه مقادیر سالانه هزینه های مرتبط با سرمایه گذاری، هزینه های سوخت و هزینه های عملکرد و نگه‌داری نیاز است. بیان عبارات بالا در حالت ایدهال در رابطه (۴-۲۲) خلاصه می شود، که تعادل هزینه را برای کل سیستم بیان می کند ]۲۴[.
| (۴-۲۲) |
این معادله بیان می‌کند که نرخ هزینه در ارتباط با تولید سیستم برابر مجموع نرخ هزینه سوخت و هزینه مربوط به سرمایه گذاری اولیه و هزینه مربوط به تعمیر و نگه‌داری میباشد. این معادله همچنین نشان میدهد که هر چه هزینه های سرمایه گذاری اولیه و همچنین هزینه های تعمیر و نگه‌داری بالاتر باشد، هزینه محصول تولیدی بیشتر خواهد بود. مجموع هزینه های مربوط به سرمایه گذاری اولیه و هزینه های مربوط به تعمیر و نگه‌داری، مطابق رابطه (۴-۲۳) به صورت یک پارامتر واحد بهنام معرفی میگردند ]۲۴[.
| (۴-۲۳) |
از آنجا که در این تحقیق، برق تولیدی به عنوان محصول تولیدی و گاز طبیعی مصرفی به عنوان سوخت مصرف شده در نظر گرفته شده است، رابطه (۴-۲۲) به معادله (۴-۲۴) تبدیل می شود. این معادله همان تابع هدف در بهینهسازی است که باید هزینه تولید برق در آن حداقل شود.
| (۴-۲۴) |
در این رابطه، برابر هزینه تولید برق بر واحد گیگاژول برق تولیدی است. با توجه به معادلات مذکور، هزینه تولید برق طبق رابطه (۴-۲۵) محاسبه می شود.
| (۴-۲۵) |
معمولاً در تحلیل ترمواکونومیکی، به‌ویژه در سیستمهای بزرگ و پیچیده، مشکلترین بخش مدلسازی اقتصادی است. صحت یک تحلیل ترمواکونومیکی بستگی به درستی هرچه بیشتر مدل اقتصادی لحاظ شده در محاسبه دارد ]۱۹[. در تحلیل و بهینهسازی اقتصادی سیستمهای انرژی، باید هزینه سالیانه سرمایه گذاری، هزینه سوخت و هزینه عملکرد و نگه‌داری سیستمها محاسبه شوند. سری مقادیر مرتبط با هزینه های سرمایه گذاری و مخارج برای کارکرد سیستم در طول سالهای متوالی یکنواخت نیست. به طور کلی، میتوان گفت با افزایش تعداد سالهای کارکرد سیستم، هزینه های سوخت افزایش و هزینه های مرتبط با سرمایه‌گذاری کاهش مییابد. در مدلهای اقتصادی قیمت خرید تجهیزات، زمین، هزینه ساخت، هزینه های طراحی و… به عنوان بخشی از هزینه های مرتبط با سرمایه گذاری در نظر گرفته می‌شود و هزینه های عملیاتی نیز از طریق اعمال ضرایبی تجربی در قیمت خرید تجهیزات لحاظ می شود. با توجه به موارد فوق، برای تحلیلهای اقتصادی این تحقیق، از مدل اقتصادی ساده لازارتو استفاده شده است. این مدل یکی از سادهترین مدلهای اقتصادی بوده و توسط لازارتو استاد دانشگاه میلان ارائه شده است. مجموع هزینه های مربوط به سرمایه گذاری اولیه و هزینه های مربوط به تعمیر و نگه‌داری در این مدل، مطابق رابطه (۴-۲۶) ارائه شده است ]۲۴[:
