Modeling AND Optimization OF A Hybrid Solar Combined Cycle (HYCS). Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Msc_Ahmad_Eter.pdf - Accepted Version Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو دراسة جدوى دمج تكنولوجيا الطاقة الشمسية المركزة (ط ش م) مع تكنولوجيا الدورة المركبة التقليدية لتوليد الكهرباء في المملكة العربية السعودية. ويمكن استخدام الطاقة المولدة محليا لتلبية الطلب السنوي المتزايد. تحديدا، فإنه سيتم تلبية الطلب خلال ساعات الذروة من 10:00 صباحا حتي 3:00 مساء ، ومنع الاغلاق لبعض القطاعات الصناعيه. تصميم (ط ش م) المقترح يعطي المرونة في نظام التشغيل. حيث أن هذا التصميم يعمل كدوره مركبه تقليديه خلال ساعات الليل وتتحول للعمل كدورة مركبه حرارية- شمسية هجينه أثناء ساعات النهار.الهدف الأول من الأطروحة هو تطوير نموذج رياضي اقتصادي حراري يستطيع محاكاة أداء الدوره الهجينه ما بين الوقود الأحفوري و الطاقة الشمسية. الهدف الثاني هو تطوير برنامج المحاكاة الحاسوبية الذي يمكن أن يحل النموذج الرياضي حراريا واقتصاديا باستخدام البرمجيات المتاحة مثل EES ويستخدم برنامج المحاكاة المصمم لتحليل الأداء الاقتصادي الحراري لعده تكوينات مختلفة من دمج (ط ش م) مع دورة الوقود الأحفوري التقليدية للحصول على التكوين الأمثل للدورة الهجينة. هذا التكوين الامثل قد اختبر للحصول على التصميم الأمثل لحقل الطاقة الشمسية الذي يعطي نسبه المشاركه الأمثل للطاقة الشمسية. ولقد استخدمت مقاييس الأداء الحرارية الاقتصادية التي تتوفر في هذ المجال في العمل الحالي لتقييم الأداء الحراري الاقتصادي للتكوينات المقترحة. ولقد تم تقييم و مناقشه الأثر الحراري الاقتصادي لدمج الطاقه الشمسيه مع طاقه الوقود الاحفوري. و لقد كشفت نتائج البحث أن التكوين الامثل للدورة المركبة الهجينة هو ذلك المكون من تكامل الطاقه الشمسيه مع الجانب البخاري في الدوره المركبه بنسبة 0.38 من الطاقة الحرارية المطلوبة للدورة البخارية في الدورة المركبة والذي يحتاج إلى حقل شمسي مساحته 29 هيكتار و ينتج طاقة كهربية من الدورة الهجينة بتكلفة مقدارها 63.17 دولار أمريكي لكل ميجاوات ساعة ($/MWh) تحت تاثير اجواء الظهران.

English Abstract

The main objective of this thesis is to investigate the feasibility of integrating concentrated solar power (CSP) technology with the conventional combined cycle technology for electric generation in Saudi Arabia. The generated electricity can be used locally to meet the annual increasing demand. Specifically, it can be utilized to meet the demand during the hours 10 am – 3 pm and prevent blackout hours, of some industrial sectors. The proposed CSP design gives flexibility in the operation system. Since, it works as a conventional combined cycle during night time and it switches to work as a hybrid solar combined cycle during day time. The first objective of the thesis is to develop a thermo-economical mathematical model that can simulate the performance of a hybrid solar-fossil fuel combined cycle. The second objective is to develop a computer simulation code that can solve the thermo-economical mathematical model using available software such as E.E.S. The developed simulation code is used to analyze the thermo-economic performance of different configurations of integrating the CSP with the conventional fossil fuel combined cycle to achieve the optimal integration configuration. This optimal integration configuration has been investigated further to achieve the optimal design of the solar field that gives the optimal solar share. Thermo-economical performance metrics which are available in the literature have been used in the present work to assess the thermo-economic performance of the investigated configurations. The economical and environmental impact of integration CSP with the conventional fossil fuel combined cycle are estimated and discussed. Finally, the optimal integration configuration is found to be solarization steam side in conventional combined cycle with solar multiple 0.38 which needs 29 hectare and LEC of HYCS is 63.17 $/MWh under Dhahran weather conditions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Mokheimer, Dr. Esmail
Committee Co-Advisor:	Habib, Dr. Mohamed
Committee Members:	Al-Sulaiman, Dr. Faleh and Al-Qutub, Dr. Amro and Said, Dr. Syed
Depositing User:	Ahmad Eter (g200902150)
Date Deposited:	25 Jan 2012 10:22
Last Modified:	01 Nov 2019 15:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138560