فهرست مطالب
فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 30، زمستان 1397)
- تاریخ انتشار: 1397/11/10
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 2-11خاموشی ها همواره از عوامل اصلی تهدید برای امنیت سیستم های قدرت می باشند. خروج های پی درپی از اصلیترین عوامل خاموشی ها شناخته می شوند. خطوط انتقال از مهمترین تجهیزات شبکه قدرت هستند که خروج آنها می تواند منجر به خروج های پی درپی بعدی گردد. در این مقاله با استفاده از درخت تصمیم گیری که از روشهای هوش مصنوعی است به شناسایی آنلاین خطوط بحرانی شبکه که منجر به ایجاد خروج های پی درپی می شوند، پرداخته می شود. درخت تصمیم آموزش دیده قادر است در هر نقطه کار شبکه شکننده بودن یا نبودن شبکه را تخمین بزند و بهره بردار قادر خواهد بود بر طبق آن شرایط بهره برداری را تغییر دهد. بدین منظور در گام اول با معرفی شاخص های مناسب و بر اساس خاموشی های حادث شده در تمامی آرایش های بار و تولید مختلف و همچنین آرایش های مختلف شبکه، ورودی ها و خروجی های لازم برای درخت تصمیم تولید می شوند. در گام بعد، از نتایج بدست آمده در گام اول با استفاده از آموزش درخت تصمیم گیری، الگوریتمی جهت شناسائی آنلاین خطوط بحرانی و شکنندگی شبکه برای ایجاد خاموشی پیشنهاد می شود. روش پیشنهادی در شبکه استاندارد 39 یاسه IEEE پیاده سازی و نتایج آن ارائه می گردد.کلیدواژگان: سیستم قدرت، خاموشی سراسری، خروج های پی درپی، درخت تصمیم گیری، شکنندگی شبکه
-
صفحات 12-27در مقاله حاضر، ضمن معرفی سایر سیاست هایی انرژی سبز که امروزه در کشورهای مختلف، به منظور کاهش آلاینده های انتشاریافته از بخش تولید و نیز ترویج واحدهای تجدیدپذیر به تصویب و اجرا رسیده اند، به بررسی اثرات رایج ترین آنها بر ترم های چون میزان نفوذ واحدهای تجدیدپذیر در ترکیب تولید (خصوصا واحدهای بادی) و به تبع خسارات زیست محیطی به بارآمده از انتشار آلاینده ها از بخش تولید، و نیز رفاه سرمایه گذار، درچهارچوب برنامه ریزی توسعه تولید پرداخته می شود. در این راستا، ابتدا با ترکیب سیاست های انرژی مورد نظر، یعنی سیاست های «حق تعرفه» و «تعهد در سهم با قابلیت دادوستد» با مساله برنامه ریزی توسعه تولید، مدلی جامع به همراه قیود لازم برای شبیه سازی سیاست های مزبور ارائه می گردد؛ مادامیکه، به منظور بهبود دقت مدل سازی و نیز شبیه سازی هرچه عملی تر، مزارع بادی منتخب برای توسعه، نه بصورت یک ظرفیت ثابت، بلکه بصورت یک ظرفیت متغیر، در قالب مجموعه ای از توربین ها با مقدار تولید نابرابر متاثر از اثر «رد توربین» (Wake Effect) ، در نظر گرفته می شوند. مدل منتج، طی سناریو های متعدد از دید یک شرکت تولیدی، در قالب یک مساله غیرخطی آمیخته با اعداد صحیح، با استفاده از نرم افزار بهینه سازی GAMS حل می شود. سپس، با توجه استراتژی های بهینه توسعه، اثر سیاست های مورد نظر بر ترم های مزبور ارزیابی می گردد. بررسی نتایج حاصله حاکی از مثمر ثمر بودن سیاست های انرژی در راستای افزایش درصد نفوذ واحدهای تولیدی مبتنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر و کاهش انتشار آلاینده های بخش تولید می باشد. همچنین، بررسی ها نشان می دهد که در نظر گرفتن مزارع بادی بگونه ای که در بالا به آن اشاره شد، منجر به تغییر فاحش استراتژی های سرمایه گذاری بگونه ای عملی تر و در عین حال بهینه تر می گردد.کلیدواژگان: سیاست های انرژی، برنامه ریزی توسعه تولید، واحدهای بادی، اثر رد توربین، خسارت های زیست محیطی
-
صفحات 28-37عدم قطعیت ها و پیچیدگی های محیطی، سازمان ها را به داشتن یک نظام جامع ارزیابی عملکرد به منظور آگاهی از میزان مطلوبیت و کیفیت فعالیت های خود وادار نموده است. کارت امتیازی متوازن، ازجمله ابزارهایی است که سنجه های مالی و غیرمالی را تواما استخراج نموده و ارزیابی متوازن از عملکردها در چهار حوزه مورد نظر قرار می دهد. هدف این مقاله ارائه ی چارچوبی به منظور طراحی یک سیستم ارزیابی عملکرد پایدار مبتنی بر کارت امتیازی متوزان برای صنایع خورشیدی ایران می باشد. روش تحقیق، رویکرد کارت امتیازی متوازن پایدار (SBSC) بوده که براین اساس هفده شاخص با محوریت چهارمنظر کارت امتیاز متوازن پایدار با نظر خبرگان و روش دلفی خاکستری سه پارامتری شناسایی گردیده است. آنتروپی شانون به عنوان روش تحلیل، اوزان ابعاد و چشم اندازها و شاخص ها را محاسبه نموده است. در نهایت، مهمترین حوزه های ارزیابی عملکرد سازمان با در نظر گرفتن اهمیت و نمره شاخص های عملکردی احصاء گردید. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که جهت ارزیابی این صنایع بیشترین وزن در بعد پایداری منابع مالی باید مورد نظر قرار گیرد.کلیدواژگان: کارت امتیازی متوازن پایدار، تئوری سیستم خاکستری، آنتروپی شانون، تکنیک دلفی، عدم قطعیت
-
صفحات 38-49پیش بینی رفتار سیستم های پیچیده همواره موردتوجه پژوهشگران بوده است. سیستم های انرژی ازاین روی که متاثر از عوامل متعدد خرد و کلان اعم از اقتصادی، سیاسی، اجتماعی و فناوری می باشند رفتاری پیچیده و بعضا با عدم قطعیت بالا از خود نشان می دهند. در سال های اخیر و با توجه به کاهش قیمت نفت و طرح ثبات تولید نفت خام در مجموعه کشورهای عضو اوپک، ایران به دنبال افزایش سهم خود از بازار جهانی گاز طبیعی و درآمدزایی از طریق فروش گاز طبیعی است. در این مقاله مسئله تقاضای جهانی گاز طبیعی موردبررسی قرارگرفته و مدلی ترکیبی بر پایه شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافت. در مدل پیشنهادی ابتدا ورودی های معمول پیش بینی تقاضای انرژی موردمطالعه قرار گرفتند. جهت تضمین در نظر گرفتن تمام ورودی های محتمل روش بیشینه مدنظر قرار گرفت و با توجه به امکان دسترسی به داده خام، تعداد زیادی متغیر ازجمله متغیرهای منتخب مطالعات پیشین به عنوان ورودی مدل در نظر گرفته شد. با استفاده از ابزارهای داده کاوی از مین 13 ورودی در دسترس، مجموعه 6 ورودی بعنوان نماینده کل جمعیت شناسایی شده و مدل بر مبنای آن ها پیاده سازی شد. سپس الگوریتم پیش بینی ترکیبی هوشمندی طراحی شد، به قسمی که از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی و آموزش شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است. مطالعه خروجی ها نشان داد در مقایسه با مدل های پایه و موجود در مطالعات پیشین و با در نظر گرفتن پنج آماره خطای متفاوت، مدل پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل ها دارد.کلیدواژگان: تقاضای گاز طبیعی، پیش بینی هوشمند، داده کاوی، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک
-
صفحات 50-61یکی از روش های افزایش کارایی برج های هلر برای شرایطی که دمای محیط زیاد است استفاده از هواکش برای افزایش انتقال گرما است. در این مقاله با استفاده از کد تجاری فلوئنت، شرایط کارکرد واقعی برج در دمای زیاد با هواکش و بدون هواکش شبیه سازی شد. شبیه سازی برج در دماهای مختلف محیط و اثر هواکش به صورت عددی و افزایش توان توربین و کارآیی نیروگاه با استفاده از نرم افزار جی پرامز بررسی شد. نرخ انتقال گرما، اختلاف دمای آب خروجی و ورودی به رادیاتور و در نتیجه افت فشار در چگالنده افزایش یافته و سبب بهبود کارآیی نیروگاه می شود. در دمای محیط K 315 ، توان هر واحد از نیروگاه حدود 7 مگاوات و توان کل آن حدود 56 مگاوات نسبت به حالت بدون هواکش افزایش یافت. تحلیل اقتصادی این مقاله سرمایه گذاری حداکثر 600 میلیارد ریال با بازگشت سرمایه 2/1 سال تا 5/13 سال را نشان می دهد. بر پایه خرید قیمت برق تضمینی برابر با 8000 ریال به ازای هرکیلو وات ساعت، قیمت مصوب خرید برق منشا تجدید پذیر در سال 95 ، برگشت سرمایه راهکار ارایه شده برابر یک سال و چهار ماه پیش بینی می گردد.کلیدواژگان: برج خنک کننده خشک، جابه جایی طبیعی، هواکش، مطالعه عددی، دینامیک سیالات محاسباتی
-
صفحات 62-73فناوریاستخر خورشیدی، ساده ترین و کم هزینه ترین سیستم تبدیل و ذخیره سازی انرژی حرارتی خورشید می باشد. در این مطالعه، اثر پارامترهای مختلف از جمله ضخامت لایه های مختلف، افت حرارت از سطحاستخر، اثر سایه دیوارها و اندازه سطحاستخر بر دمای لایه ذخیره بصورت عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج مدل عددی با نتایج تجربی بدست آمده برای یکاستخر کوچک که در دانشگاه ارومیه ساخته و تحت شرایط آب و هوایی شهر ارومیه تست شد، اعتبارسنجی شده است و سازگاری قابل قبولی بین نتایج عددی و تجربی برای دمای لایه ذخیرهاستخر مشاهده شد. از نتایج حاصل مشخص گردید که ضخامت لایه سطحی تا حد امکان باید کمتر باشد و از آنجایی که لایه گرادیانی نقش اصلی در ذخیره سازی حرارت در لایه پایین و جلوگیری از اتلاف حرارت بصورت هدایتی از سطحاستخر دارد، بنابراین باید اندازه آن مناسب انتخاب شود. همچنین مشاهده شد که افت حرارت از سطحاستخر از طریق تبخیر بیشتر از افت حرارت از طریق جابجایی و تشعشع می باشد. با بررسی موردی نشان داده شد که اثر سایه دیوارها دراستخرهای کوچک بسیار زیاد است و باید در مدلسازی حتما لحاظ شود، ولی دراستخرهای بزرگ اثر سایه تاثیر چندانی در دمای لایه ذخیره ندارد.کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، استخر خورشیدی، مدلسازی عددی، بررسی تجربی، عملکرد حرارتی
-
صفحات 74-85کار حاضر به تحلیل اگزرژی پیشرفته نیروگاه تولید همزمان بر پایه توربین گاز- چرخه رانکین آلی می پردازد. بدین منظور چرخه رانکین آلی با یک مبدل حرارتی داخلی و سیال عامل 123R در نظر گرفته شده است که این چرخه از طریق یک بازیاب حرارتی به چرخه توربین گاز متصل می شود. با مقایسه نتایج مربوط به سیستم تولید همزمان بر پایه توربین گاز با سیستم تولید همزمان بر پایه توربین گاز- چرخه رانکین آلی، مقدار توان خالص از 30 مگاوات به 73/30 مگاوات افزایش یافته است. همچنین بیشترین نابودی اگزرژی درونزا در سیستم تولید همزمان بر پایه توربین گاز- چرخه رانکین آلی به ترتیب در محفظه احتراق، بازیاب حرارتی و توربین گاز رخ می دهد. در تحلیل اگزرژی معمولی، بعد از محفظه احتراق بیشترین اهمیت مربوط به بهبود عملکرد مبدل بخار بازیاب حرارت می باشد، در حالی که در تحلیل اگزرژی پیشرفته، پیش گرمکن هوا در درجه دوم اهمیت پس از محفظه احتراق می باشد.کلیدواژگان: سیستم تولید همزمان، چرخه توربین گاز، چرخه رانکین آلی، تحلیل اگزرژی پیشرفته
-
صفحات 86-99انرژی حرارتی یکی از موارد مهم در اکثر صنایع می باشد، چرا که تبدیل انرژی سوخت های فسیلی به انرژی حرارتی تقریبا در تمام صنایع مرسوم رخ می دهد. ازاینرو و با توجه به کمبود منابع فسیلی و آلودگی روزافزون محیط زیست انسان، توجه به استفاده صحیح از انرژی حرارتی باید مورد توجه محققان قرار گیرد. در سال های اخیر، توجه به استفاده از فناوری های جدید در افزایش بازده سیستم های حرارتی از جمله مبدل های حرارتی گسترش یافته است. از جمله این فناوری ها که مورد توجه مقاله حاضر می باشد، استفاده همزمان از نانوسیالات و نیز نوارهای پیچشی جای گرفته درون لوله مبدل حرارتی است. در مطالعه عددی حاضر برای اولین بار از یک شبیه سازی عددی دوفازی اویلری-لاگرانژی در این هندسه به منظور رفع کاستی های مطالعات تکفاز پیشین استفاده شده است. اثرات متغیرهای مستقلی چون کسر حجمی نانوذرات و عدد رینولدز و متغیرهای ساختاری نوار پیچشی همچون لقی و نسبت پیچش بر انتقال حرارت و ضریب اصطکاک بررسی شده اند. نتایج نشان داد جز رینولدز، سایر متغیرها اثرات کیفی یکسانی بر انتقال حرارت و ضریب اصطکاک دارند.کلیدواژگان: لوله با نوار پیچشی، نانوسیال، جریان آشفته، انتقال حرارت جابجایی اجباری، خوردگی مکانیکی
-
Pages 2-11Blackouts are among the main threats to the security of electric power systems. Cascading failures are known as the most important agent for creating blackouts. Transmission lines are the basic equipment of power networks that their outage can make subsequent cascading outages. In this paper, based on the application of decision tree a new approach is proposed for online identification of critical lines with the potential for triggering cascading failure. Trained decision tree is able to estimate brittleness of network and according to that, the operator will be able to change operating conditions. For this purpose, at the first step, with the introduction of appropriate indicators and according to the associated blackout in a wide range of conditions including load level, load-generation patterns and network structures, required data for decision tree are prepared. Next, with training decision tree, an algorithm for identification of critical lines and network brittleness for propagating blackout is proposed. To implement the proposed approach, The New England 39-bus test system is employedKeywords: Power System, Blackout, Cascading Failure, Decision Tree, Network Brittleness
-
Pages 12-27Introducing the green energy policies being implemented in different countries all over the world for emission reduction and promotion of renewable energy sources (RES), the present paper investigates the effects of the most popular energy policies on RES diffusion, in particular wind turbines, environmental damages cost derived from power generation sector, and generation company profit, in the context of generation expansion planning (GEP) problem. To achieve this aim, first, by incorporation of Feed-In-Tariff (FIT) and Quota Obligation (with tradable green certificate) policies into the GEP problem, a comprehensive model with additional constraints to simulate the policies is presented while to improve the accuracy of the model and achieve more realistic simulation framework, the wake effect of the candidate wind farms is considered. As a mixed-integer non-linear programming problem, the resulting model is implemented in the General Algebraic Modeling System (GAMS) package and solve in several scenarios using the BARON solver. Then, according to the obtained optimized expansion strategies, the impacts of the policies on aforementioned issues are evaluated. The obtained results show the effectiveness of the policies on RES promotion as well as emission reduction. Furthermore, analyses reveal that simulation of the wake effect of wind turbines can result in more realistic and optimal expansion strategiesKeywords: Generation Expansion Planning, Energy Policies, Wind turbines, Wake Effect, Environmental Damages cost
-
Pages 28-37Uncertainties and environmental complexities have led organizations to have a comprehensive performance operation system in order to understand the desirability and quality of their activities. Balanced Scorecard is one of the tools that extract financial and non-financial measures together and consider balanced assessment of functions in four aspects. The purpose of this paper is to present a framework for designing a sustainable performance assessment system based on a scorecard for Iran's solar industry. The research methodology is the Sustainable Balanced Scorecard (SBSC) approach. Based on this, seventeen indicators with a four aspects of Sustainable balanced scorecard have been identified by experts and a three-parameter gray Delphi method. Shannon entropy has been calculated weights of dimensions and perspectives and indices as a method of analysis. Finally, the most important areas for evaluating the performance of the organization were considered with regard to the importance and the score of performance indicators. The results indicate that the most weight in terms of sustainability of financial resources should be considered in order to evaluate these industries.Keywords: Sustainable Balanced Scorecard, gray system theory, Entropy, Delphi technique, uncertainty
-
Pages 38-49Recently natural gas global market attracted much attention since it is cleaner than oil and also is cheaper than renewable energy sources. However, price fluctuations, environmental concerns, technological development, unconventional resources, energy security challenges, and shipment are some of the forces made energy market more dynamic and complex in the last decade. Studying of natural gas market's demand side behavior is targeted by this research to dedicate insights about plausible trends of global natural gas demands. This paper proposed a hybrid time series model which starts with data mining based techniques to detect input features and pre-processing data, then a neural network based prediction model is used to uncover global natural gas trends. 13 different features were studied and finally 6 features were selected as the most relevant feature containing: Alternative and Nuclear Energy, CO2 Emissions, GDP per Capita, Urban Population, Natural Gas Production, Oil Consumption. Finally, the proposed prediction model overcame other competitive models refer to five different error based evaluation statisticsKeywords: Natural Gas Demand, Intelligent Forecasting, Data mining, Artificial Neural Network, Genetic algorithm
-
Pages 50-61Heller cooling towers have a wide range of applications, particularly in the regions with water shortage. A possible method to improve the efficiency of these towers, at high ambient temperatures, can be using a fan in the tower to increase heat transfer rate. As a case study, the operational data for Shahid Montazeri Power Plant (Isfahan, Iran) are used. Tower simulations with and without suction fan are developed using CFD commercial code, Fluent. Cooling tower is simulated at different ambient temperatures and effects of fan power were studied numerically. A gPROMS code is developed, as well, to find out the effects of installing the fan on the performance and parameters of the power plant. The results indicate that, at ambient temperature of 315 K, there is an increase of 7 MW per turbine or a total power increase of 56 MW in the power production. An economic analysis of the plant, based on simple payback time method, predicts a total investment of 660,000 MRls and a payback time of 1.6 year to 13.5 years, depending on theKeywords: Dry Cooling Tower, Natural Convection, Fan, Numerical study, CFD modeling
-
Pages 62-73Solar pond technology is the easiest and the most economical system for converting and storing the solar heat energy. In this study, the effect of various parameters such as thickness of various layers, heat loss from the pond’s surface, the wall-shading effect and the pond size on the temperature of the storage zone were numerically investigated. The validity of the model is tested against experimental data for a small square pond constructed and tested in Urmia university under Urmia climate conditions, and a good agreement between theoretical and experimental data for the temperature in the storage zone has been obtained. According to the results it was observed that the thickness of the surface layer should be as thin as possible and that the gradient layer thickness plays a primary role in storing the heat in the pond and its thickness should be selected appropriately. In addition, the results indicated that the heat loss from the pond’s surface occurs mostly by evaporation rather than radiation and convection. It was indicated through case studies that the wall-shading effect is very high in small ponds but in larger ponds the shading effect does not exert a high influence on the storing layer temperature.Keywords: Solar energy, Solar pond, Numerical modeling, Experimental investigation, Thermal performance
-
Pages 74-85The present work is an attempt to investigate the advanced exergy analysis of cogeneration power plant based on gas turbine and ORC. For this propose, the ORC with internal heat exchanger and R123 as working fluid, is coupled to GT cycle by means of Heat Recovery Steam Generator. Comparing between the results of cogeneration based on GT and cogeneration based on GT-ORC, the magnitude of net power is increased from 30MW to 30.73 MW. Also, the maximum endogenous exergy destruction in the GT-ORC based cogeneration system is occurred in the combustion chamber, HRSG and GT, respectively. The HRSG is the next component to be improved after combustion chamber from the conventional exergy analysis, while the air preheater is the next component to be improved from the advanced exergy analysisKeywords: Advanced Exergy Analysis, Cogeneration, Gas Turbine Cycle, Organic Rankine Cycle
-
Pages 86-99Thermal energy is one of the most important issues in most industries, because conversion of energy from fossil fuels to thermal energy occurs in almost all conventional industries. Therefore, considering the lack of fossil resources and the increasing pollution of human environments, attention to the proper use of thermal energy should be considered by researchers. In recent years, attention has been focused on the use of new technologies to increase the efficiency of thermal systems, including heat exchangers. Among these technologies, which are considered in this paper, is the simultaneous use of nanofluids and torsion strips placed inside the heat exchanger tube. In the present numerical study, for the first time, a two-phase Euler-Lagrangian numerical simulation has been used in this geometry to overcome the shortcomings of previous monophasic studies. The effects of independent variables such as the volume fraction of nanoparticles and Reynolds number and the structural variables of the torsion bar, such as the shear and the torque ratio on heat transfer and the coefficient of friction, have been investigated. The results showed that other variables except Reynolds have the same qualitative effects on heat transfer and friction coefficient.Keywords: Tube with twisted tape, Nanofluid, Turbulent flow, Forced convection heat transfe, Mechanical erosion
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.