فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال ششم شماره 3 (پیاپی 21، پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/08/22
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محسن وطن پور، احمد صادقی یزدانخواه، یوسف نظری صفحات 2-13
    منابع تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی، نسبت به سایر منابع تولید انرژی هستند. با حل مسئله پخش اقتصادی بارهای الکتریکی و حرارتی، میان منابع تولید با درنظرگرفتن قیود سیستم، یک برنامه بهینه برای بهره برداری از منابع تولید انرژی به دست می آید. در ریز شبکه ها، وابستگی متقابل بین تولید حرارت و توان الکتریکی در منابع تولید همزمان، موضوع پخش بار اقتصادی را به یک مسئله بهینه سازی غیرخطی و پیچیده تبدیل می کند. در این مقاله، یک الگوریتم بهینه سازی مرکب از الگوریتم جست وجوی باکتریایی و الگوریتم مهاجرت پرندگان جهت حل این مسئله به کار برده شده است. در مدل سازی واحدهای حرارتی اثر باز شدن دریچه های بخار و نواحی ممنوعه تولید، در نظر گرفته شده اند که منجر به ناهمواری در تابع هدف و قیود مسئله می شود. تاثیر روش پیشنهادی روی سیستم های در مقیاس کوچک و مقیاس بزرگ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی های حاصل از روش پیشنهادی در مقایسه با نتایج کارهایی که اخیرا در این زمینه انجام گرفته، نشان می دهد که روش پیشنهادی منجر به بهبود پاسخ ها شده و می توان از آن به عنوان یک روش مطمئن برای حل مسئله پخش اقتصادی بارهای الکتریکی و حرارتی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: تولید همزمان برق و حرارت، بهینه سازی سیستم قدرت، پخش بار اقتصادی، تابع هدف ناهموار، الگوریتم جست وجوی باکتریایی، نواحی تولید ممنوعه
  • مهرداد محمودیان، محسن گیتی زاده صفحات 14-23
    مدل سازی اجزای وابسته به فرکانس در سیستم های قدرت به منظور تحلیل حالات گذرای الکترومغناطیسی، معمولا توسط یک ماتریس ادمیتانس وابسته به فرکانس صورت می پذیرد. اما اغلب، یکی از چالش های استخراج مدل فضای حالت در این موارد، بزرگ شدن خطای حاصل از مدل سازی در لحظه انتقال به حوزه زمان است. این افزایش غیرطبیعی خطا گاهی ناشی از کوچک بودن مقادیر ویژه ماتریس ادمیتانس یا به دلیل پایدار کردن قطب های ناپایدار، با انتقال اجباری آن ها به سمت چپ محور موهومی رخ می دهد. درباره مسائل چندترمیناله، پاسخ خروجی گاهی اوقات به شدت وابسته به توزیع ورودی اعمال شده به ترمینال هاست. چنین رفتاری اغلب در محدوده فرکانسی پایین، به دلیل تفاوت های چشمگیر در مشخصه های مدار باز و اتصال کوتاه در حالت مودال، به وقوع می پیوندد. اعمال مستقیم تکنیک های مدل سازی شبکه ها در چنین مواردی، مدلی با ویژگی های غیردقیق به دست می دهد. لذا این مقاله، رویکرد جدیدی را به منظور مدل سازی شبکه های چندترمیناله در سیستم قدرت با استفاده از روش برازش برداری ارائه می کند. در روش پیشنهادی خطای مدل سازی بسیار کوچک است و نتایج دقیق شبیه سازی، خروجی این روش را به طور کاملا مناسبی روی داده ها اصلی منطبق می کند.
    کلیدواژگان: حالات گذرای الکترومغناطیسی، روش برازش برداری، شبکه وابسته به فرکانس
  • محمد اسماعیل هنرمند، محمد صادق قاضی زاده، علی کرمانشاه، محمودرضا حقی فام صفحات 24-33
    با تغییر ساختار در شرکت های توزیع برق، مدیریت تلفات انرژی یکی از اقدامات مهم افزایش کارایی شبکه است. بر این اساس، پایش تلفات فنی و برنامه ریزی استراتژیک برای کاهش تلفات، از اهداف اصلی مدیر دارایی خواهد بود. از طرفی برای پایش تلفات، استفاده از روش های متداول سنجش و تخمین تلفات شبکه، نیازمند به داده های فراوان بوده یا عمدتا در شبکه های عملی قابل استفاده نیستند. در این مقاله، یک روش عملی برای پایش تلفات از منظر چرخه ورود تجهیزات به شبکه توزیع ارائه می شود. بدین منظور به کمک گروه تمرکز برای هر فرایند ورود تجهیز، شاخص هایی استخراج شده و تابع توزیع احتمالی آن ها تهیه می شوند. سپس با تعیین مقدار مجاز هر شاخص به کمک روش دلفی، تابع توزیع احتمالی جدید و انحراف هر فرایند به صورت فاصله احتمالی محاسبه می شود. در انتها روش پیشنهادی در یک شبکه نمونه با داده های واقعی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاکی از انحراف زیاد عملکرد فرایند طراحی از نگاه تلفات است.
    کلیدواژگان: تلفات انرژی، مدیریت دارایی، روش دلفی، گروه تمرکز، تابع توزیع احتمالی
  • سید حسین اجتهد، سعید خوبی آرانی، ابوالفضل حلوایی نیاسر، امین حاجی زاده صفحات 34-45
    در این مقاله، روشی نوین برای کنترل و مدیریت بهینه منابع توان در یک خودروی برقی دارای دو منبع تامین انرژی شامل باتری و ابرخازن ارائه می شود. برای این منظور یک کنترل کننده غیرخطی بهینه بر مبنای سیستم فازی طراحی می شود. مهم ترین مرحله در طراحی سیستم فازی، انتخاب درست قوانین فازی و توابع عضویت است که در این مقاله، قوانین فازی و توابع عضویت متغیرهای ورودی و خروجی کنترل کننده فازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک ترکیبی با اعداد صحیح تعیین می شوند. روش پیشنهادی همراه با دو روش فازی معمولی و کنترل گسسته دو وضعیتی on/off بهینه روی سیکل استاندارد رانندگی شهری (EPA-UDDS) و با مدل خودروی برقی در محیط نرم افزار Advisor شبیه سازی می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که میزان انرژی مصرفی خودروی برقی در سیکل رانندگی مورد نظر، با استفاده از کنترل کننده فازی بهینه، کاهش چشمگیری نسبت به کنترل کننده فازی معمولی و همچنین کنترل کننده گسسته on/off بهینه یافته است.
    کلیدواژگان: خودروی برقی، سیستم فازی، مدیریت توان، ذخیره ساز انرژی، الگوریتم ژنتیک ترکیبی با اعداد صحیح
  • بیژن هنرور، یوسف رحیمی کشکولی صفحات 46-55
    با توجه به اهمیت خشک کردن مواد غذایی، حساسیت دمایی آن ها و هزینه های این فرایند، نیاز به یافتن روش هایی نو است که بتواند پارامترهای گوناگون در این فرایند را مورد ارزیابی قرار داده و رویه ای بهینه را بر خشک کردن نمونه ها به دست آورد. در این تحقیق توانایی خشک کردن گیاه کلم سر در یک بستر سیالی در ترکیب با هوای جابه جایی و امواج مایکروویو با استفاده از طرح آماری رویه پاسخ مورد ارزیابی قرار می گیرد. سه پارامتر توان مایکروویو، دمای هوای ورودی و دبی هوای ورودی در مقادیر مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. بهینه سه پارامتر مذکور به ترتیب برابر با توان مایکروویو 900 وات، دمای هوای ورودی oC60 و دبی هوای ورودی SCFH 1800 به دست آمده که در این شرایط بهترین مدت زمان خشک شدن گیاه کلم سر برابر با 62/7 دقیقه است. ضریب همبستگی مدل محاسباتی یا R2 (adj) برای مدت زمان خشک شدن 9995/0 به دست آمده که نشان دهنده تطابق بسیار عالی نتایج آزمایشگاهی با مدل به دست آمده است.
    کلیدواژگان: خشک کردن، مایکروویو، بستر سیالی، گیاه کلم سر، طرح رویه پاسخ
  • سید علیرضا مصطفوی، محمد شیرازی صفحات 56-63
    به منظور افزایش قیمت انرژی و کاهش ذخایر سوخت های فسیلی، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر چون ذرات ریز زیست توده در واحدهای کوچک تولید همزمان برق و گرما در موتور استرلینگ توسعه یافته است. در این واحدها سوخت زیست توده در یک محفظه احتراق خارجی سوخته و حرارت آن به سیال عامل سیکل استرلینگ داده می شود. ازاین رو فرایند احتراق ذرات نقش بسزایی در عملکرد سیکل استرلینگ داشته و شبیه سازی این گونه محفظه های احتراق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی می تواند در بهینه سازی محفظه احتراق مفید بوده و اولین گام در طراحی این موتورها باشد. در این تحقیق، محفظه احتراق یک موتور استرلینگ مربوط به یک واحد تولید همزمان برق و حرارت با توان تولید برق 55 کیلووات شبیه سازی شده و تاثیر پارامترهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آن است که تطابق خوبی بین نتایج و مشاهدات تجربی وجود دارد و با افزایش مقدار هوای ثانویه به میزان مشخصی می توان دمای گازهای خروجی را برای افزایش بازده موتور استرلینگ به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد. کاهش قطر ذرات احتراقی باعث افزایش تبخیر ذرات و نرخ احتراق شده، دما در خروجی را افزایش می دهد. افزایش میزان سرعت به هنگام تزریق ذره در ورودی میزان سوزش ذره احتراقی را کاهش داده چون مقداری از آن بدون سوزش کامل محفظه را ترک می کنند.
    کلیدواژگان: زیست توده، موتوراسترلینگ، ذرات میکرو، محفظه احتراق، مدل سازی عددی
|
  • Mohsen Vatanpour, Ahmad Sadeghi Yazdankhah, Yousef Nazari Pages 2-13
    Combined heat and power production technology has energy efficiency and environmental advantages over other forms of energy supply. Solving combined heat and power economic dispatch problem considering all system demand and operational constraints determines optimal utilization of power and heat sources. In micro grids, dual dependency of combined heat and power production makes economic dispatch problem as a complicated non-linear optimization issue. In this paper, a bacterial foraging algorithm oriented by particle swarm optimization method is applied to solve the problem considering valve point effects and prohibited zones for power-only units models. These considerations cause nonconvexity in both the objective function and constraints. To exhibit the effectiveness of the proposed algorithm, it is implemented on small and large scale systems. Comparison of the results obtained by the proposed approach with some other recently presented in literature shows overall superiority of the method and illustrates that it can be utilized as an efficient method in solving combined heat and power economic dispatch problem.
    Keywords: Combined heat, power, Power system optimization, Economic dispatch, Non, convex, Bacterial foraging algorithm, Prohibited operating zones
  • Mehrdad Mahmudiyan, Mohsen Gitizade Pages 14-23
    Modeling of frequency-dependent components of power system is often based on a terminal description by an admittance matrix in the frequency domain. One challenge in the extraction of state-space models from such data is to prevent possible error magnification when the model is to be applied in time-domain simulations. The error magnification is a consequence of inaccurate representation of small eigenvalues of the admittance matrix. In the case of multiterminal problems, the output response is sometimes strongly dependent on the distribution of the applied input on the terminals. Such behavior is often observed in the low-frequency range, due to large differences between short-circuit and open- circuit modal characteristics .Direct application of standard modeling techniques to such cases gives a model with inaccurate representation of the small modes. So this paper represents a novel method to model multi-port networks using vector fitting approach. In the suggested method, the modeling error is avoidable.
    Keywords: Electromagnetic transients, Frequency dependent network equivalent, Vector fitting
  • Mohamadesmaeil Honarmand, Mohamadsadegh Ghazizade, Ali Kermanshah, Mahmuodreza Haghifam Pages 24-33
    Restructuring in electrical power distribution utilities, energy loss management is one of the critical activities to enhance network efficiency. Accordingly, monitoring of technical loss and strategic planning for loss reduction would be a main target of asset manager. For loss monitoring, the usual methods of loss calculation and estimation need numerous data which is not used mostly to utilize real networks. In this research, a practical method for loss monitoring is introduced according to the viewpoint of components’ supply chain to network. For this purpose, indictors are extracted by the focus group for each process of component inserting and their probability distribution functions are calculated. Then, permissible values of indicators are determined by the Delphi method and to calculate new probability functions, the probability distance of each process is calculated. Finally, a real distribution network with historical data is used here to study the proposed method. The results illustrate that the most deviation is in the design process from the power loss viewpoint.
    Keywords: Energy loss, Asset management, Delphi method, Focus group, Probability distribution function
  • S.H. Ejtahed, Saeed Khoobi Arani, Abolfazl Halvaei Niasar, Amin Haji Zadeh Pages 34-45
    In this paper a novel power management method for an electric vehicle (EV) equipped with two energy storage systems is presented. In this way, an optimized nonlinear controller based on fuzzy system is developed. The main stage to design a fuzzy controller is proper determination of fuzzy rules and membership functions that in this paper, the fuzzy rules and input and output membership functions of fuzzy controller are determined via mixed integer genetic algorithm (GA). The model of EV and optimized fuzzy controller as well as conventional fuzzy controller and optimized on/off controller are simulated in ADVISOR environment for the standard driving cycle EPA urban UDDS. Simulation results confirm a significant reduction in the consumed energy by the proposed optimal fuzzy controller in comparison with the conventional fuzzy and optimized on/off controllers.
    Keywords: Electric Vehicle (EV), Power management, Fuzzy controller, Genetic Algorithm (GA), Advisor
  • Bijan Honarvar, Yusef Rahimikashkoli Pages 46-55
    Due to thermal sensitivity, costs and importance of dying process for foods, it seems to be necessary looking for new optimal approaches which could consider effects of various parameters in this research, drying process of kohlrabi in a fluid bed, exposed to air and microwave, will be analyzed using response surface method. Microwave power, temperature and flow rate of inlet air will be studied in different values as three maim parameters. Optimal value of these parameters are 900watt, 60⁰C and 1800 SCFH for microwave power, temperature and flow rate of inlet air, respectively. In this condition kohlrabi will be dried in 7.62 minutes. The correlation coefficient of simulated model (R2) for drying time is 0.9995 which shows an excellent fit with the experimental data.
    Keywords: Drying, Microwave, Fluid bed, Kohlrabi, Response surface methodology
  • Alireza Mostafavi, Mohammad Shirazi Pages 56-63
    Increasing energy cost and reduction of fossil fuel resources have been resulted in increasing demand of renewable energy, such as micro biomass particles in small scale Stirling engines to generate combined heat and power. In such Stirling engines, biomass particles are burnt in external combustion chamber and then, the generated heat is transferred to the working fluid of the engine cycle. Therefore, combustion of fine particle plays basic role in operation and effectiveness of these Stirling engines. Simulation of combustion chambers of those engines using computational fluid dynamics, as a first step of engine design, can reveal more insight to optimization process. In this study, combustion chamber of 55 kW combined heat and power Stirling engine has been simulated and the effects of some parameter have been investigated. The numerical results show good agreement with experiments. Increasing secondary air mass flow rate yields hotter flue gas and higher Stirling engine efficiency. The smaller particles yield to more evaporation and combustion rate of particles which cause to increase outlet temperature. Increasing particle injection velocity causes to decrease burning rate of particle, because some particles leave out the combustor before evaporation and burning.
    Keywords: Biomass, Stirling engine, Micro particle, Combustion chamber, Numerical modeling