مدل‌سازی و بهینه‌سازی یکپارچه زنجیره تأمین زغال‌سنگ و برنامه‌ریزی تولید نیروگاه‌های حرارتی بر پایه MILP

نوع مقاله : یادداشت فنی

نویسندگان

1 گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی صنایع، گروه مهندسی صنایع، دانشگاه یزد، ایران،

10.24200/j65.2026.68182.2465

چکیده

تأمین پایدار برق در مقیاس وسیع نیازمند بهینه‌سازی منابع انرژی و مدیریت زنجیره تأمین است. نیروگاه‌های حرارتی زغال‌سنگی با وجود ظرفیت بالا و هزینه سوخت پایین، به‌دلیل پیچیدگی در تأمین، حمل‌ونقل، ذخیره‌سازی و محدودیت‌های زیست‌محیطی با چالش‌هایی مواجه‌اند. انتخاب ترکیب بهینه زغال‌سنگ با کیفیت و هزینه متفاوت برای کاهش هزینه و بهبود بهره‌وری اهمیت دارد. برنامه‌ریزی تولید نیز شامل زمان‌بندی روشن و خاموش بودن واحدها و رعایت محدودیت‌های فنی است. بررسی جداگانه این دو حوزه باعث افزایش هزینه و کاهش کارایی می‌شود. در این پژوهش، مدلی از نوع برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط (MILP) برای بهینه‌سازی همزمان ترکیب زغال‌سنگ، حمل‌ونقل، انبارداری و زمان‌بندی تولید نیروگاه ارائه شده است. مدل با در نظر گرفتن محدودیت‌های عملیاتی ژنراتورها و هزینه‌های راه‌اندازی، خاموش‌سازی، تصفیه گوگرد و ذخیره‌سازی، مجموع هزینه‌های سیستم را کمینه می‌کند. نتایج نشان می‌دهد این رویکرد موجب صرفه‌جویی اقتصادی، بهبود بهره‌وری سوخت و افزایش قابلیت اطمینان می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Integrated modeling and optimization of coal supply chain and planning of thermal power plants based on MILP

نویسندگان [English]

  • Mahdi Nakhaeinejad 1
  • Parisa Khoshkam 2
1 Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 PhD Candidate in Industrial Engineering, Department of Industrial Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

Ensuring a sustainable and reliable electricity supply on a large scale requires the optimization of energy resources and the efficient management of supply chains. Coal-fired thermal power plants play a vital role in electricity generation due to their high production capacity, relatively low fuel cost, and operational reliability. Nevertheless, these systems face significant challenges caused by the complexity of coal procurement, transportation, storage, and blending processes, in addition to stringent operational and environmental constraints. Selecting the optimal combination of various coal types with different qualities and costs is essential for minimizing transportation expenses, improving combustion efficiency, and maintaining stable power generation.

Furthermore, production planning involves intricate scheduling decisions, including determining unit start-up and shut-down times, allocating generation loads, and meeting technical requirements such as minimum up and down times. When the coal supply chain and production scheduling are optimized separately, the resulting decisions are often uncoordinated, leading to inefficient resource utilization and higher total system costs.

To overcome these limitations, this study develops an integrated Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model designed to simultaneously optimize coal blending, storage, transportation, and production scheduling in coal-fired power plants. The model incorporates detailed operational characteristics of generation units, including start-up and shut-down costs, desulfurization costs, storage capacity limits, and production capabilities. The objective function aims to minimize total system costs, encompassing production, transportation, storage, fuel treatment, and shortage penalties.

The proposed integrated optimization framework enables better coordination between the quantity and quality of coal supplied and the power generation requirements. The results demonstrate that this unified approach not only reduces total operational costs but also enhances fuel efficiency, lowers pollutant emissions, and improves the overall reliability and sustainability of electricity generation systems. This model can serve as an effective decision-support tool for planners and policymakers seeking to achieve efficient and environmentally responsible energy production.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coal supply chain
  • Power plant production planning
  • Mixed-integer linear programming (MILP)
  • Total cost minimization