فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال هفتم شماره 4 (پیاپی 26، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهرنوش وطنی، تورج امرایی، پروفسور علی محمد رنجبر، بابک مظفری صفحه 2
    جدا شدن ریزشبکه از شبکه سراسری می تواند منجر به تغییرات فرکانسی شدید شود. روش حذف بار فرکانسی یک روش مناسب برای کنترل افت فرکانس از طریق حذف میزان مشخصی از بار است. در این مقاله نیز به منظور کنترل فرکانس ریزشبکه جزیره شده از رله حذف بار فرکانسی استفاده می شود. منابع تولید پراکنده در ریزشبکه مجهز به رله های تشخیص جزیره ای ( مانند رله نرخ تغییرات فرکانسی) هستند. زمانی که ریزشبکه از شبکه سراسری جدا می شود منابع تولید پراکنده موجود در ریزشبکه با فعال شدن رله های حفاظت ضد جزیره ای از مدار خارج می شون. در این مقاله برای پیش گیری از صدور فرمان قطع به منابع تولید پراکنده، از قید نرخ تغییرات فرکانسی استفاده می شود. به منظور تعیین پاسخ فرکانسی سیستم، معادله نوسان گسسته می شود. از الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی میزان بار قابل حذف در ریزشبکه استفاده شده است. روش پیشنهادی برروی سیستم توزیع 34 باس IEEE مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: رله حذف بار فرکانسی، نرخ تغییرات فرکانس، الگوریتم ژنتیک، ریزشبکه جزیره شده
  • داریوش نظرپور، سجاد گلشن نواز، مهندس افشین محبوب خواه صفحه 20
    در بستر شبکه های هوشمند و تعامل مستقیم بارها در مدیریت هزینه و افزایش کارایی اقتصادی و فنی شبکه های توزیع، برنامه های متنوعی به منظور مشارکت بارها در پاسخگویی بار و ایجاد انعطاف پذیری در آن ها تعریف شده است. مطالعات ابتدایی در زمینه تعیین اولویت اجرای هر یک از برنامه های پاسخگویی بار براساس روش های تصمیم گیری چند معیاره و مدل اقتصادی بار برای منحنی بار ثابت پیشنهاد شده است. این در حالی است که رفتار مصرف کننده همواره همراه با عدم قطعیت می باشد و عدم مدلسازی مناسب این ویژگی نتایج به دست آمده را به شدت دستخوش تغیر قرار می دهد. در این راستا این مقاله سعی بر ارائه روشی کارآمد جهت تعیین اولویت بندی برنامه های پاسخگویی بار با در نظر گرفتن عدم قطعیت مصرف کننده دارد. بیان عدم قطعیت بار براساس منحنی توزیع نرمال برای هر دوره زمانی انجام می پذیرد. در ادامه با تعریف سناریوهای متعدد و ارزیابی آن ها، اولویت اجرای هر یک از برنامه های پاسخگویی بار براساس روش تصمیم گیری چند معیاره مبتنی بر تاپسیس تعیین می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که رده بندی این برنامه ها شاهد تغییرات اساسی می باشد. این بیان اهمیت مساله مدلسازی دقیق بار را در راستای تعیین برنامه های پاسخگویی بار و تعامل مصرف کنندگان نمایش می دهد.
    کلیدواژگان: اولویت بندی برنامه های پاسخگویی بار، مدل اقتصادی بار، عدم قطعیت، روش تصمیم گیری چند معیاره، روش تاپسیس
  • مهندس مقداد تورانداز کناری، محمدصادق سپاسیان، مهرداد ستایش نظر صفحه 41
    با توجه به رشد روزافزون تولیدات پراکنده و بارهای جدید نظیر اتومبیل های الکتریکی در شبکه های توزیع و توسعه این شبکه ها، مسئله ارزیابی احتمالاتی این سیستم ها به موضوعی جدی تبدیل شده است. در همین راستا، این مقاله از یک الگوریتم پخش بار احتمالاتی (PLF) جهت بررسی اثرات عدم قطعیت در شبکه های توزیع استفاده می نماید. این روش بر پایه شبیه سازی مونت کارلو ارائه شده است که مزیت اصلی آن دقت بسیار بالای آن است. روش مورد استفاده قادر به بررسی اثر تولیدات پراکنده بر ولتاژ شبکه توزیع است. با بررسی انواع مدل تولیدات پراکنده، بهترین مدل برای استفاده در مسئله پیشنهادی مورد توجه قرار گرفته است. برای ارزیابی دقیق تر مسئله، انواع مدل های بار استاتیکی در مدل پخش بار احتمالاتیدرنظر گرفته شده است. در فرآیند حل، با بررسی انواع روش های پخش بار پسرو-پیشرو (که مناسب ترین روش های پخش بار در شبکه های توزیع هستند)، روش مناسب جهت استفاده در مسئله به کار رفته است. این روش بر پایه جمع توانی بنا شده است. توزیع احتمال گوسی و گاما برای بار و مدل وایبل برای باد نیز در مساله PLF درنظرگرفته شده است. در نهایت، رهیافت پیشنهادی بر روی شبکه توزیع 33 شینه IEEE اجرا شده و نتایج در چهار سناریوی مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته اند. تاثیر مکان و میزان تزریق تولیدات بادی، نوع متغیرهای تصادفی بار، مدل های بار توان ثابت، امپدانس ثابت و جریان ثابت و تغییر واریانس توزیع های احتمال ورودی، در سناریوهای مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.
    کلیدواژگان: ارزیابی ولتاژ، پخش بار احتمالاتی، توزیع احتمال گاما، تولیدات پراکنده بادی، شبکه های توزیع، شبیه سازی مونت کارلو، مدل بار استاتیکی
  • محمود اکبری، ابراهیم بنازاده صفحه 42
    در شبکه های توزیع آب، مقدار قابل توجهی از انرژی الکتریسیته جهت پمپاژ و انتقال آب به مخازن استفاده می شود. برنامه ریزی و زمان بندی پمپاژ می تواند نقش مهمی در مدیریت مصرف انرژی الکتریکی و کاهش هزینه آن داشته باشد. هدف از این مطالعه، تعیین برنامه زمان بندی بهینه پمپاژ برای یک افق زمانی 24 ساعته است که در آن بتوان در عین تامین نیاز آبی مصرف کنندگان، هزینه انرژی الکتریکی مصرفی ناشی از پمپاژ را با در نظر گرفتن محدودیت مربوط به استهلاک پمپ ها به حداقل رساند. برای این منظور مسئله بهینه سازی زمان بندی پمپاژ آب از چاه ها به مخزن در قالب یک مدل برنامه ریزی غیرخطی عدد صحیح فرموله شده و برای حل آن از روش شاخه و حد استفاده می شود. در این تحقیق علاوه بر هدف کمینه کردن هزینه پمپاژ، کاهش استهلاک پمپ ها در اثر خاموش و روشن شدن های مکرر نیز مدنظر است که جهت کنترل و کاهش استهلاک پمپ ها از یک قید در برنامه ریزی زمانی پمپاژ استفاده می شود. جهت نشان دادن کارآیی مدل مذکور، شبکه آب شهر نوش آباد از توابع شهرستان کاشان، به عنوان مطالعه موردی استفاده می شود. نتایج نشان می دهد مدل فرموله شده در این مطالعه بخوبی می تواند دو هدف مذکور را تامین کند به نحوی که خروجی های مدل در مقایسه با بهره برداری موجود، هم از نقطه نظر هزینه انرژی و هم استهلاک پمپ ها وضعیت به مراتب بهتری دارد. بطور مشخص، هزینه انرژی حتی در حالتی که قید استهلاک پمپ‏ها در اکیدترین حالت خود منظور شده بود نیز، در مقایسه با بهره برداری تاریخی حدود 15 درصد کمتر بود.
    کلیدواژگان: مدیریت مصرف انرژی، استهلاک پمپ، بهینه سازی، زمان بندی پمپاژ، برنامه ریزی غیرخطی عدد صحیح
  • رحیم حسن زاده، سمانه آرمان صفحه 52
    این تحقیق به مطالعه عددی بهبود عملکرد سیستم گرمایش از کف با رویکرد مدیریت بهره وری انرژی می پردازد. به این منظور، از پل های فلزی در دو جنس گالوانیزه و آلومینیوم با ضخامت نیم میلیمتر استفاده شده است. برای یافتن طول بهینه پل در میان، پل ها با دو طول مختلف برابر با 1 و در نظر گرفته شده اند که P طول پل و S فضای خالی بین دو لوله مجاور می باشد. برای لوله های سیستم گرمایش از کف دو دمای سیال 40 و 50 درجه سلسیوس بررسی شده اند. برای مطالعه بیشتر روی عملکرد سیستم گرمایش از کف، از شرط جابجایی وتشعشع در سطح با ضرایب انتقال گرمای مختلف بر اساس استاندارد EN 1264 استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده بهبود قابل توجه راندمان گرمایی سیستم به میزان حداکثر 82/12 % و 41/6% در 40 درجه سلسیوس و 88/12% و 43/6% در 50 درجه سلسیوس می باشد. همچنین، شار گرمای خروجی از پنل گرمایشی مجهز به پل آلومینیومی به میزان حداکثر 05/6% بیشتر از آن در حالت پل گالوانیزه می باشد. از سویی دیگر، نتایج بدست آمده در این پژوهش حکایت از عملکرد بهتر پل ها با طول نسبت به پل با طول به میزان 04/7% دارد.
    کلیدواژگان: سیستم گرمایش از کف، پل گرمایی، مدیریت انرژی، انتقال گرما
|
  • Dr Tooraj Amraee, Prof Alimohamad Ranjbar, Dr Babak Mozaffari Page 2
    Disconnecting microgrid from main grid, may lead to severe frequency changes. Under frequency load shedding method provides a proper protection scheme by shedding certain amount of loads. Under frequency load shedding relay is used for frequency control of islanded microgrid. Each synchronous distributed generator (DG) of microgrid is equipped with a protective islanding detection device such as rate of change of frequency (ROCOF) relay. When microgrid disconnects from main grid DGs may trip by activation of their anti-islanding device. Therefore this paper utilizes ROCOF constraint in order to avoid DGs tripping in an islanding condition. A discretized swing equation is used for modeling the system frequency response. Genetic algorithm is employed to minimize the amount of load to be shed. The proposed method is applied to IEEE-34 bus distribution test system.
    Keywords: Under frequency load shedding, genetic algorithm, islanded microgrid, rate of change of frequency
  • Maryam Sabbaghpur Arani, Maryam A.Hejazi Page 12
    Nowadays, Distributed Generation (DG), especially PV systems as a new source of power absorbed a high percentage of investment. Fault Detection and analysis in solar photovoltaic (PV) arrays are important issues to increase reliability, efficiency and safety in PV arrays. Due to PV’s non-linear characteristics, current-limiting nature, high fault impedances, low irradiance conditions, the PV grounding schemes, or inverter condition and protection system weakness, faults in PV arrays are not properly recognized. Therefore, to fill this protection gap, machine learning techniques has been proposed for fault detection based on PV array voltage and current measurements and irradiance and temperature in a grid connected 17.6 kw photovoltaic system.To determine the type and classification of the faults, choosing the best method of classification with high accuracy and finding suitable feature in commercial-scale photovoltaic arrays, are important issues that has not been done so far. The input data for using Bayesian and K-Nearest Neighbor Methods are the simulation results of different defined classes of the line to line and open circuit faults by various temperature and irradiance. The results have shown that using the suggested classification system is very successful in the detection and classification of faults in an array string.
    Keywords: PV Array, Classification, Line to Line Fault, Open Circuit Fault, Machine Learning, Bayesian, K-Nearest Neghibor
  • Dariush Nazarpoor, Sajad Golshan Navaz, Afshin Mahboob Khah Page 20
    In smart grids paradigm, versatile demand response programs have been devised to accommodate the load flexibilities in optimal scheduling of distribution networks and increasing the techno-economic efficiency of electrification process. The initial models for prioritizing the demand response programs are mainly valid for the case of constant and deterministic load profiles. These models are tackled based on multi-criteria decision making approaches and make use of load’s economic model. This is while, the load demand of end-side consumers are accompanied with uncertainties in their nature. An improper modeling of these uncertainties or excluding of from the developed analytics methods ends in corrupted and unreliable results. To ameliorate the precision of the proposed approach, this study effectively incorporates the load demand uncertainties in prioritizing the demand response programs. The load demand uncertainties are effectively modeled based on normal probability distribution function and represented in the form of adequate number of scenarios. The obtained results are then evaluated based on technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) known as a multi-criteria decision making approach. By this way, the priority of each demand response program is determined. Results demonstrate substantial changes in final ranking of the investigated programs compared to the deterministic load profile in preliminary approaches. This remark approves the significant importance of deploying accurate load demand profiles within prioritizing demand response programs.
    Keywords: Prioritizing demand response programs, economic modeling of load demand, uncertainty, multi-criteria decision making approach, technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS)
  • Meghdad Tourandaz Kenari, Dr. Mohammad Sadegh Sepasian, Dr. Mehrdad Setayesh Nazar Page 41
    Uncertainty analysis of voltage in distribution system is the main feature of current study. This paper presents a probabilistic analysis of radial distribution networks considering wind power resources. The wind turbines are modeled as probability distribution functions. Also, the loads are modeled with Gaussian and gamma distributions. Monte Carlo simulation is used for the probabilistic load flow process. Proposed method is applied to the IEEE 33-bus distribution test system and the results are analyzed. The results study validates the correctness and efficiency of the proposed technique.
    Keywords: Distribution Networks, Gamma Probability Distribution, Monte Carlo Simulation, Probabilistic Load Flow, Static Load Model, Voltage Assessment, Wind Distributed Generations
  • Mahmood Akbari, Ebrahim Bannazadeh Page 42
    In water distribution networks, a significant amount of electricity is used to pump the water into the tanks. Planning and pump schedule could have an important role in energy consumption management and reducing the related cost. The aim of this study is to determine the optimal pump schedule on a 24-hour basis in which aims to minimize the cost of electrical energy, whilst meeting the required time varying consumer with regard to restrictions relating to the minimization of maintenance pumps. For this purpose, the pump schedule optimization problem with pumping water from the wells to the tank is formulated in the form of an Integer Non-Linear Programming model (INLP) and solved by the branch and bound method. In addition to the minimizing the energy consumption cost, the model includes a constraint to limit the number of pumps that are switched to reduce the pumps maintenance costs. To illustrate the effectiveness of the model, the water network of Noosh-Abad city in the outskirts of Kashan city is used as a case study. The results show that the formulated model in this study can meet the both mentioned objectives, so that the outputs of the model compared to the historical operation, both in terms of energy costs and the depreciation of the pumps is in much better situation. In particular, in the case of strict maintenance control, the energy cost is about 15% lower than that of the historical operation.
    Keywords: Energy Consumption Management, Pump maintenance, Optimization, Pump schedule, Integer Non-Linear Programming
  • Dr. Rahim Hassanzadeh, Samaneh Arman Page 52
    This research is a numerical investigation about the thermal performance of the floor heating system integrated with metallic bridges. For this goal, aluminum and galvanized metallic bridges with 0.5 mm thickness were embedded within the free space of the pipes. Three different bridge lengths of P/S=2/3, and 1 were studied in this paper in which P and S are the bridge length and free space between two adjacent pipes, respectively. On the other hand, for the floor heating system, two water fluid temperatures of 40◦C and 50◦C were considered. Several results have been obtained in this study. For example, thermal performance of the floor heating system enhances with maximum 12.82% and 6.41% for 40◦C and 12.88% and 6.43% for 50◦C using metallic bridges in comparison to the conventional case (without metallic bridges) in which the rate of heat transfer enhancement of heating panel using the aluminum bridge was 6.05% higher than that of galvanized bridge. Additionally, by increasing the bridge length from to 1, the thermal performance of the floor heating system increases up to maximum 7.04%.
    Keywords: Floor heating system, Metallic bridge, Energy management, Heat transfer