اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: بسته
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1402/08/18
مهلت ارسال پیشنهاد: 1402/09/14
فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166530680 – 02166533864
ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir
ضرورت مسئله
با توجه به رشد چشمگیر استفاده از فناوری‌های دیجیتال، تعداد مراکز داده در سراسر جهان در حال افزایش است. حجم دادههای جهانی با نرخ متوسط 40 درصد در سال درحال‌رشد می‌باشند. از طرفی مراکز داده جزء بزرگ‌ترین مصرف‌کننده‌های انرژی در جهان هستند، طبق تحلیل‌های جهانی، سهم مصرف مراکز داده از 3 درصد در سال 2017 به 4.5 درصد در سال 2025 افزایش خواهد یافت. باتوجه‌به مشکلات تأمین منابع انرژی در ایران و بعضاً افت ولتاژ تا 80 درصد در حین انتقال از شبکه توزیع و نیز نیاز مبرم مراکز داده به دریافت برق مطمئن و مصرف بالای این مراکز (برخی از مراکز داده تا 50 مگاوات و یا بیشتر برق مصرف میکنند)، پیاده‌سازی CCHP در مراکز داده می‌تواند راه‌حل مؤثری برای این چالش باشد.
سامانه‌های CCHP سیستم‌های ترکیبی سرمایش، گرمایش و برق هستند که تأثیر بسزایی در مدیریت انرژی در سطح ملی، کاهش آلودگیهای زیست‌محیطی، کاهش اتلاف انرژی، افزایش قابلیت اطمینان برای مراکز داده و استانداردسازی آن‌ها و افزایش سودآوری برای مصرف‌کننده خواهند داشت.
به‌کارگیری CCHP در ایران در برخی سازمان‌ها نظیر راه‌آهن و بیمارستان‌ها اجرایی شده اما هنوز در مراکز داده کشور پیاده‌سازی نشده است. استفاده از این سیستمها سبب بهینهسازی مصرف انرژی، کاهش مصرف سوختهای فسیلی، کاهش تلفات انرژی، بهبود کارایی و راندمان مرکز داده، کاهش هزینههای تولید و توزیع انرژی، استفاده بهینه از حرارت تلف شده، افزایش سودآوری و کاهش آلودگی محیط زیست خواهند شد. این درحالی است که مراکز داده حدود 0.3 درصد از انتشار کربن جهانی را به خود اختصاص میدهند.
مشروح مسئله تحقیقاتی
سیستم CCHP متشکل از یک سیستم ترکیبی حرارت، برق و یک چیلر جذبی است که تأمین انرژی و سرمایش سالنهای داده در مرکز داده را بر عهده دارد. برخلاف نیروگاه‌های سنتی که 60 درصد انرژی اولیه به‌صورت گرما در محیط تلف می‌شود،CCHP و سیستم بازیابی حرارت آن می‌تواند از گرمای تلف‌شده با بازده انرژی کل 75 تا 90 درصد استفاده کند.
ادغام سیستم‌های CCHP با شبکه‌های انرژی منطقه‌ای نیازمند کنترل پیچیده و الگوریتم‌های زمان‌بندی، در راستای هزینه بهینه عملیات می‌باشد. در این تحقیق هدف، توسعه سیستم مدیریت انرژی توسعه‌یافته CCHP و ارتقا عملکرد سیستم خنک‌کننده، بهینهسازی و مدلسازی آن است و این درحالی است که گرمای اضافی مرکز داده بازیابی می‌شود. مدل برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) برای تعیین استراتژی عملکرد بهینه و بهینهسازی هزینه برای کل سیستم استفاده می‌شود؛ بنابراین درنهایت خروجی پروژه، توسعه یک مدل توزیع بهینه و ادغام سیستم CCHP کوپل شده با CCCTW در یک مرکز داده برای به‌حداقل‌رساندن هزینه عملیات از جمله تأمین انرژی، تجارت کربن و همچنین بهبود راندمان انرژی و اگزرژی، تأمین نیازهای الکتریکی، سرمایشی و حرارتی مرکز داده به صورت هم‌زمان خواهد بود.
در مراکز داده، تعمیر و نگهداری بدون توقف سیستمها انجام می‌شود. این موضوع از طریقRedundancy 2(N+1) به دست میآید، در واقع در این سیستم دو عنصر موازی که بار را به اشتراک میگذارند، هر کدام یک نسخه پشتیبان دارند. لازم است در طراحی موارد زیر در نظر گرفته شود:
- یک منطقه جداگانه برای ذخیرهسازی سوخت که به مجموعههای دیزل‌ژنراتور اختصاص‌داده‌شده است.
- محافظت در برابر مشکلات مرتبط با خطای انسانی
- حفاظت در برابر پدیدههای طبیعی مانند زلزله، طوفان، سیل، آتش‌سوزی و غیره.
در این تحقیق از مجری انتظار می‌رود در ابتدا به تحلیل دادههای بار (انرژی مصرفی، سرمایش و گرمایش)، مشخصات تجهیزات موردنیاز (راندمان، دوره عمر و…)، نرخ انرژی (سوخت و برق) پرداخته و در گام بعدی اقدام به طراحی با جزئیات فنی و مفهومی سیستم با توجه به شرایط آب‌وهوایی در اقلیم تهران و همچنین جنوب کشور نماید. در نهایت لازم است به طراحی این مرکز داده سیار با ظرفیت حداقل 300kVA مبتنی بر سیستم CCHP بپردازد.
گام‌های تحقیق
- تعیین منابع (حامل‌های) انرژی مورد استفاده در مراکز داده (برق، گاز و…)
- بررسی روش‌های مختلف برای شبیه‌سازی جریان انرژی در مراکز داده و تعیین پروفیل بار الکتریکی، حرارتی و سرمایشی به‌صورت ساعتی، روزانه و سالانه
- تحلیل دادههای بار (انرژی مصرفی، سرمایش و بار گرمایشی)، مشخصات تجهیزات موردنیاز (راندمان، دوره عمر و..) و نرخ انرژی (سوخت و برق)
- تعیین روش جمع‌آوری و به‌کارگیری گرمای مراکز داده برای بهینهسازی مصرف حامل‌های انرژی
- تعیین روش تأمین سرمایش مراکز داده سیار (تبرید گازی، چیلر الکتریکی کوپل شده با موتور یا چیلر جذبی در قالب CCHP)
- ارائه راهکار تأمین برق مرکز داده سیار حداقل به میزان kVA300
- طراحی مفهومی و جامع و توسعه مدل با توجه به اقلیم تهران و همچنین جنوب کشور و ارائه محاسبات فنی و اقتصادی و استخراج کلیه دستورالعمل‌ها و نقشه‌های اجرایی با توجه به رگولاتوری‌های ملی و استانداردهای مراکز داده
- طراحی یک مرکز داده سیار مبتنی بر سیستم CCHP
- اعتبارسنجی مدل طراحی و اجرا شده با استفاده از دادههای واقعی در یک مرکز داده مبتنی بر استانداردهای مرکز داده (با تأکید بر اطمینان‌پذیری تأمین برق و سرمایش)
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
طراحی و توسعه مرکز داده سیار مبتنی بر CCHP با یکپارچهسازی شبکه گرمایش و سرمایش منطقه با به‌حداقل‌رساندن هزینههای نهایی انرژی و با توان حداقل 300kVA
توسعه مدل بهینهسازی چندهدفه با استفاده از برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) برای برنامه‌ریزی بهینه عملکرد سیستم CCHP ادغام شده با مرکز داده با درنظرگرفتن قابلیت اطمینان و هزینههای سرمایهگذاری
بررسی مسئله مدیریت انرژی برای یک IESD در مرکز داده مبتنی بر CCHP کوپل شده با CCCTW که با فناوری‌های تبدیل چند انرژی ترکیب شده است و با درنظرگرفتن بارهای یک مرکز داده با Tier-4.
بدین منظور در مرحله اول، یک طراحی بروز مرکز داده تغذیه شده توسط شبکه با یک نمودار تک‌خطی ایجاد می‌شود. در مرحله دوم، نمودارهای تک‌خطی به بلوک دیاگرامهای قابلیت اطمینان تبدیل میشوند. شاخصهای MTTR و MTBF برای محاسبه قابلیت اطمینان سیستم بکار میروند.
الزامات تحقیق
- بارهای حرارتی و الکتریکی برای یک سال نمونه محاسبه شود.
- چهار روز نماینده برای هر سال با استفاده از روش خوشه‌بندی k-متوسط انتخاب شود.
- سیستم CCHP بین صفر درصد تا 100 درصد ظرفيت نامي کارکند.
- قیمت خرید برق از شبکه برق، بر اساس تعرفه زمان مصرف در نظر گرفته شود.
- سوخت ورودی سیستم CCHP گاز شهری است.
- خرید و فروش هم‌زمان برق و حرارت از بازارهای الکتریکی و حرارتی امکانپذیر نبوده و در هر حالت تنها برق یا حرارت از بازار خریداری می‌شود. برق/حرارت مازاد قابل فروش به بازارهای الکتریکی/حرارتی است.
- کلیه استانداردها و دستورالعملهای ملی و بینالمللی حوزه مرکز داده میبایست در کلیه مراحل این تحقیق لحاظ شده و خروجی‌های این پژوهش در هر مرحله کاملاً منطبق بر استانداردهای فوق باشد.
معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری
- تحصیلات و سوابق تیم تحقیقاتی و تناسب آن با مسئله
- رویکرد فنی تیم تحقیقاتی به مسئله
- دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و مواد اولیه و سایر الزامات اجرای تحقیق
- زمان و هزینه اجرای تحقیق
- رزومه تیم تحقیق در حوزه طراحی و اجرای CHP و CCHP
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حق‌الزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.
روش ارسال پیشنهاد
پروپوزال‌ها صرفاً باید در چارچوب موردنظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ 14 آذرماه 1402 در سامانه غزال به آدرسhttps://ghazal.inif.ir ارسال شوند. پروپوزال‌هایی که در چارچوبی غیرازآن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.