Nowadays, CO2 is the primary greenhouse gas pollutant and fossil fuel-fired electrical power plants are the major producer of CO2. In this regard, it is required to equip the electrical power plants with carbon capture and storage (CCS) systems. CCS system can capture about 90 percent of the emitted carbon and significantly decreases the environmental pollutions. On the other hand, implementation of CCS increases the capital cost of the electrical power plants. As a result, the investors (or planners) in electricity generation sector should decide on constructing fossil fuel-fired units with CCS, or installing the units without pollutions such as nuclear and renewable units. But, due to growing demand for energy in the world, limitations of the renewable energy resources, and hazards of the nuclear energy, the consumption of fossil fuels is expected to growth through 2035. Regarding these issues, the investors should decide on a combination of nuclear and renewable energy power plants as well as fossil fuel-fired units equipped with CCS. This combined planning may be carried out to minimize the investment cost and the pollutions at the same time, while it satisfies the growing energy demand over the future years. The proposed decision making system is mathematically expressed through electricity generation expansion planning (GEP) problem. This paper addresses a multistage GEP including nuclear units, renewable energy units, and different fossil fuel-fired units equipped with CCS. The proposed GEP minimizes the planning costs and CO2 at the same time, while it considers CCS cost and revenue. The problem is mathematically expressed as a constrained, mixedinteger, and nonlinear optimization problem and solved using particle swarm optimization (PSO) algorithm. The problem is scheduled considering all practical constraints including security constraints of the network, and the generating units constraints of operation. Simulation results demonstrate that utilizing CCS significantly impacts on the planning output. Eventually, a comprehensive sensitivity analysis is carried out based on the CCS cost and revenue

چکیده

امروزه، CO2  اصلی ترین گاز الاینده گلخانه ای بوده و نیروگاه های تولید برق از فسیل های سوخته شده تولید کنندگان اصلی CO2 می باشند. دراین رابطه، لازم است که نیروگاه های تولید برق به سیستم تسخیر کربن و ذخیره سازی ان (CCS) مجهز شوند. سیستم CCS می تواند حدود 90% کربن منتشرشده را ذخیره کرده و آلاینده های زیست محیطی به میزان قابل ملاحظه ای کاهش دهد. ازطرف دیگر اجرا کردن CCS هزینه سرمایه نیروگاه های تولید برق را افزایش می دهد. نتیجتا سرمایه گذاران یا برنامه ریزان در بخش تولید برق باید تصمیم بگیرند که یونیت های سوخت فسیل باCCS  بسازند یا یونیت هایی را نصب کنند که آلودگی نداشته باشد (مثل یونیت های هسته ای و تجدید پذیر) اما با رشد تقاضا برای انرژی در جهان، بخاطر محدودیت های منابع انرژی تجدید پذیر و خطرات انرژی هسته ای، مصرف سوخت های فسیلی تا سال 2035 رشد می کند. در رابطه با این موضوع، سرمایه گذار باید تصمیم بگیرد که ترکیبی از نیروگاه هسته ای و نیروگاه تولید برق تجدید پذیر، و نیز یونیت های دارای سوخت فسیلی مجهز به CCS را بکارببرد. این برنامه ریزی ترکیبی ممکن است برای به حداقل رساندن هزینه سرمایه گذاری و آلاینده ها را بطور همزمان کاهش دهد، درحالیکه تقاضا درحال افزایش برای انرژی در سال های اتی را برطرف می کند. این سیستم تصمیم گیری مطرح شده بطور ریاضی از طریق مساله برنامه ریزی افزایش تولید الکتریسته (GEP) مطرح شده است. این مقاله GEP  چندمرحله ای از جمله یونیت های هسته ای، یونیت های انرژی تجدید پذیر و یونیت های سوخت فسیلی متفاوت مجهز به CCS را مطرح می کند. GEP مطرح شده هزینه برنامه ریزی و CO2 را بطورهمزمان کاهش داده، درحالیکه هزینه و سود CCS را درنظر می گیرد. این مساله بشکل ریاضی بعنوان مساله بهینه سازی غیرخطی، مخلوط –عددصحیح و دارای محدودیت بیان شده و با الگاریتم بهینه سازی گروه اجزا حل می شود. این مساله با در نظر گرفتن همه محدودیت های تجربی از جمله محدودیت های ایمنی شبکه، محدودیت های یونیت های تولید کننده شبکه و محدودیت های یونیت های عملیاتی برنامه ریزی شده است. نتایج الگوسازی نشان می دهد که CCS به میزان زیادی بر خروجی برنامه ریزی تاثیر می گذارد. نهایتا یک آنالیز حساسیت جامع براساس هزینه CCS و سود انجام شده است.

1-مقدمه

6 الاینده گازی معمولا در محیط زیست وجود دارند: آلودگی ذرات، ازن در سطح زمین، کربن، سولفور کربن، اکسید نیتروژن و سرب. این آلاینده های زیست محیطی می توانند سلامتی انسان را بخطر انداخته و به طبیعت اسیب برسانند. بنابراین لازم است که بررسی های مناسب درباره منبع الودگی ها،  نگرانی ها، اثرات سلامتی و محیط زیستی، و روش کاهش انها انجام شود...