کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6681270 1428080 2018 19 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Spatial and temporal synchronization of water and energy systems: Towards a single integrated optimization model for long-term resource planning
ترجمه فارسی عنوان
هماهنگ سازی فضایی و زمانی از سیستم های آب و انرژی: به سوی یک مدل بهینه سازی یکپارچه برای برنامه ریزی منابع بلند مدت
کلمات کلیدی
آب و انرژی نکسوس، برنامه ریزی یکپارچه مدل سازی بهینه سازی
ترجمه چکیده
پیش بینی ها نشان می دهد که در نتیجه رشد جمعیت ها، شهرنشینی سریع، افزایش آلودگی و تاثیرات تغییرات آب و هوایی، در بسیاری از نقاط جهان، افزایش منابع آب و منابع محدود شده در حال حاضر محدود می شود. با توجه به اینکه آب و انرژی نقش حیاتی در توسعه اقتصادی و اجتماعی دارند، تضمین امنیت منابع یک نگرانی مهم است. با این حال، دستیابی به این کار موثر، نیازمند توجه به ارتباطات مختلف بین دو بخش از طریق مدیریت مشترک است. بازخورد بین بخش های آب و انرژی در سراسر چرخه عمر سیستم وجود دارد و منابع را به صورت فضایی و زمانی مرتبط می کند. ردیابی تاثیرات سیاست های ساخته شده در یک بخش از سوی دیگر می تواند پیچیده باشد و چندین روش متداول برای ارتباط با این مسائل طراحی شده است. با این حال، ویژگی های فیزیکی، زمانی و فضایی مختلف سیستم های آب و انرژی چندین مانع در تجزیه و تحلیل دو منبع همزمان وجود دارد. این مقاله بسیاری از این مشکلات را با یک مدل بهینه سازی انرژی جدید و به طور کامل مرتبط می کند. بر اساس مرور ادبیات معاصر، این مدل روش متداول را برای ارتباط سخت افزاری دو سیستم در مقیاس های فضایی و زمانی و همچنین بین فرآیندهای سیستم های مختلف در طول دوره زندگی هر منبع توسعه می دهد. علاوه بر این، مدل همچنین تغییرات در کیفیت آب را از طریق هر فرایند دنبال می کند، و اجازه می دهد تا حسابداری دقیق نیازهای انرژی برای تصفیه آب. روش پیشنهادی در این مقاله می تواند برای بررسی مسائل مختلف سکتور مختلف و سیاست هایی مانند: دسترسی به آب و تأثیرات دما بر خنک کننده نیروگاه ها استفاده شود. محدودیت انتشار و برنامه ریزی توسعه سوخت زیستی بر منابع آب تاثیر می گذارد؛ و پیامدهای گسترش زیرساخت آب در سیستم انرژی. توانایی مدل همبسته در مطالعه نمونه ای برای اسپانیا مورد بررسی قرار گرفته است. یک رویکرد یکپارچه نشان می دهد که مزایای متعددی از قبیل هزینه های پایین تر، بهره وری بهتر منابع و افزایش قابلیت اطمینان برای طیف گسترده ای از تغییرات در چند پارامتر نامعلوم است. بنابراین برنامه ریزی آب و انرژی همراه، یک فرصت بحرانی برای بهبود امنیت منابع و جلوگیری از تصمیمات نامناسب است که می تواند مشکلات را حتی بیشتر کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی انرژی مهندسی انرژی و فناوری های برق
پیش نمایش مقاله
هماهنگ سازی فضایی و زمانی از سیستم های آب و انرژی: به سوی یک مدل بهینه سازی یکپارچه برای برنامه ریزی منابع بلند مدت
چکیده انگلیسی
Predictions show that pressure on already limited water and energy resources is expected to increase in many parts of the world as a result of growing populations, rapid urbanization, increasing pollution and climate change impacts. With water and energy playing a critical role in socio-economic development, ensuring resource security is a top policy concern. However, achieving this efficiently requires taking into account the various links between the two sectors through their joint management. Feedback between the water and energy sectors exists across system life-cycles and links the resources both spatially and temporally. Tracking the impacts of policies made in one sector on the other can thus be complicated and several 'nexus' methodologies have been developed to try and address these issues. However, the different physical, temporal and spatial characteristics of the water and energy systems present several hurdles in analyzing the two resources simultaneously. This paper overcomes many of these problems with a new, fully coupled water-energy optimization model. Based on a review of contemporary literature, the model develops an original methodology to hard-link the two systems in detail across spatial and temporal scales, as well as between individual system processes throughout the life-cycle of each resource. In addition, the model also tracks changes in water quality through each process, allowing for detailed accounting of the energy needs for water treatment. The methodology proposed in this paper can be used to investigate various cross-sectoral issues and policies such as: water availability and temperature impacts on power plant cooling; emission constraint and biofuel expansion planning impacts on water resources; and the implications of water infrastructure expansion on the energy system. The capabilities of the coupled model are investigated in an example case study for Spain. An integrated approach is shown to have several benefits including lower total costs, better resource efficiency and improved robustness for a wide range of variations in several uncertain parameters. Coupled water-energy planning thus provides a critical opportunity to improve resource security and prevent inefficient decisions which could exacerbate problems even further.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Energy - Volume 210, 15 January 2018, Pages 499-517
نویسندگان
, , , , , ,