ENERGY MANAGEMENT AND 4E ANALYSIS OF A SOLAR HYBRID GAS TURBINE POWER PLANT IN IRAQ

Abstract

ABSTRACT

Improving a polygeneration arrangement and variation of Iraq's electricity system is a strategic goal, with a critical requirement on increasing the use of renewable energy sources. This research focuses on integrating waste heat recovery, solar energy, and an absorption refrigeration cycle for the Al-Qayara gas turbine power plant, offering a novel way to increase efficiency. The current configuration uses the exhaust gases from the Al-Qayyarah gas turbine power plant and the PTC field to generate steam using a high recovery steam generation process and an absorption refrigeration cycle that supplies low-temperature air to the Brayton cycle. A thermoeconomic analysis of the 4E (energy, exergy, exergoeconomic, and environmental studies for the Al Qayyarah power plant configurations) has been conducted. The power produced by the NGCC, ISCC, and ISCC-ARC systems is 489 MW, 554.6MW, and 581.1 MW, respectively; the power generated by the system grows by 34.2 MW when an ARC is added, with overall energy and exergy efficiencies of 44.76% and 43.22% for NGCC, 50.89% and 49.14% for the ISCC, and 51.15% and 49.4% for the ISCC-ARC. The overall specific costs for the ISCC-ARC system range from 62.33 $/MWh in June to 72.18 $/MWh in December, with similar fluctuations observed for the ISCC system, ranging from 70.08 $/MWh in June to 76.79 $/MWh in December. Also, for the NGCC, ranging from 79.4 $/MWh in June to 80.05 $/MWh in December. The environmental analysis depends on the release of carbon dioxide in the system during the year. Emissions have been declining with infrequent fluctuations compared to the emission for CO2 through the year of ISCC-ARC, which changed from 405.3 kgCO2/MWh in December and 373.5 kgCO2/MWh in June and changed from 439.7 kgCO2/MWh in December and 447.4 kgCO2/MWh in June for the NGCC.

ÖZET

Irak'ın elektrik sisteminin çoklu üretim düzenlemesi ve çeşitlendirilmesinin iyileştirilmesi, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının arttırılması konusunda kritik bir gereklilik içeren stratejik bir hedeftir. Bu araştırma, verimliliği artırmak için yeni bir yol sunan Al-Qayara gaz türbini enerji santrali için atık ısı geri kazanımı, güneş enerjisi ve absorbsiyonlu soğutma döngüsünün entegrasyonuna odaklanıyor. Konfigürasyon, Al-Qayyarah gaz türbini enerji santralinden ve parabolik oluklu kollektör (PTC) alanından gelen egzoz gazlarını, düşük sıcaklıktaki havayı besleyen bir absorpsiyonlu soğutma döngüsüne ek olarak, yüksek geri kazanımlı buhar üretim prosesi kullanarak buhar üretmek için kullanır. Brayton döngüsü. Al Qayyarah enerji santralinin konfigürasyonları için 4E değerlendirmesi, enerji, ekserji, eksergoekonomik ve çevresel çalışmalara yönelik termoekonomik bir analiz. NGCC, ISCC ve ISCC-ARC sistemleri tarafından üretilen güç sırasıyla 493,5 MW, 547,4 MW ve 581,6 MW olup, toplam enerji ve ekserji verimliliği NGCC için %44,84 ve %43,35, ISCC için %50,89 ve %49,14'tür ve ISCC-ARC için %51,15 ve %49,4. ISCC-ARC sisteminin genel spesifik maliyetleri Haziran'da 62,33$/MWh ile Aralık'ta 72,18 $/MWh arasında değişmektedir; ISCC sistemi için de Haziran'da 70,08 $/MWh ile Aralık'ta 76,79 $/MWh arasında değişen benzer dalgalanmalar gözlemlenmiştir. Ayrıca NGCC için Haziran'da 79,4 $/MWh ile Aralık'ta 80,05 $/MWh arasında değişiyor. Yıl boyunca sistemin karbondioksit salınımına bağlı olarak yapılan çevresel analizde, ISCC-ARC yılı boyunca Aralık ayında 405,3 kgCO2/MWh ve 373,5 kgCO2/MWh arasında değişen CO2 emisyonlarına kıyasla emisyonlar seyrek dalgalanmalarla azalmaktadır. Haziran ayında MWh ve NGCC için Aralık ayında 439,7 kgCO2/MWh ve Haziran ayında 447,4 kgCO2/MWh olarak değişti.