فهرست مطالب

  • سال هشتم شماره 2 (پیاپی 28، تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/05/09
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهرداد محمودیان، محسن گیتی زاده *، امیرحسین رجایی صفحات 2-13
    این مقاله یک ساختار جدید را برای حذف جریان نشتی حالت مشترک در اینورترهای متصل به شبکه ارائه می کند. به منظور حذف جریان نشتی در اینورترهای فتوولتاییک متصل به شبکه، تاکنون توپولوژی های بسیاری معرفی شده اند. اما بازده هیچ کدام از آنها به بالای 98 درصد نمی رسد. در این مقاله یک اینورتر جدید ارائه می گردد که ضمن حذف جریان نشتی، بازدهی را بالا می برد و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه می باشد. زیرا این ساختار از 6 کلید و دو دیود تشکیل شده که در مقایسه با موارد مشابه، از تعداد المان های کمتری برخوردار است. در این اینورتر تلفات توان نسبت به توپولوژی های معروف مانند H5، H6 و HERIC کمتر بوده و استرس ولتاژ سوئیچ ها کاهش می یابد. این ویژگی ها به دلیل ترکیب بندی منحصر به فرد ساق های اینورتر و مکان قرار گیری کلیدها و دیودها و تشکیل مسیر هرزگرد مناسب پدید می آیند. مسیر هرزگرد، قسمت AC را از سمت DC دکوپله می کند و باعث قطع شارش جریان نشتی از آرایه فتوولتاییک به شبکه AC می گردد. این موضوع باعث بهبود شاخص های قابلیت اطمینان شبکه و حفظ استانداردهای حفاظتی خواهد شد. در انتها با مقایسه اینورتر پیشنهادی با گونه های موجود، صحت این مطالب اعتبار سنجی می گردداین مقاله یک ساختار جدید را برای حذف جریان نشتی حالت مشترک در اینورترهای متصل به شبکه ارائه می کند. به منظور حذف جریان نشتی در اینورترهای فتوولتاییک متصل به شبکه، تاکنون توپولوژی های بسیاری معرفی شده اند. اما بازده هیچ کدام از آنها به بالای 98 درصد نمی رسد. در این مقاله یک اینورتر جدید ارائه می گردد که ضمن حذف جریان نشتی، بازدهی را بالا می برد و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه می باشد. زیرا این ساختار از 6 کلید و دو دیود تشکیل شده که در مقایسه با موارد مشابه، از تعداد المان های کمتری برخوردار است. در این اینورتر تلفات توان نسبت به توپولوژی های معروف مانند H5، H6 و HERIC کمتر بوده و استرس ولتاژ سوئیچ ها کاهش می یابد. این ویژگی ها به دلیل ترکیب بندی منحصر به فرد ساق های اینورتر و مکان قرار گیری کلیدها و دیودها و تشکیل مسیر هرزگرد مناسب پدید می آیند. مسیر هرزگرد، قسمت AC را از سمت DC دکوپله می کند و باعث قطع شارش جریان نشتی از آرایه فتوولتاییک به شبکه AC می گردد. این موضوع باعث بهبود شاخص های قابلیت اطمینان شبکه و حفظ استانداردهای حفاظتی خواهد شد. در انتها با مقایسه اینورتر پیشنهادی با گونه های موجود، صحت این مطالب اعتبار سنجی می گردد.
    کلیدواژگان: اینورترهای متصل به شبکه، جریان نشتی حالت مشترک، فتوولتاییک
  • مریم صباغ پور آرانی، مریم سادات اخوان حجازی صفحات 14-25
    امروزه منابع تولید پراکنده به ویژه سیستم های فتوولتائیک به عنوان منبع جدید قدرت درصد بالایی از سرمایه گذاری ها را به خود اختصاص داده اند. تشخیص و تجزیه وتحلیل خطا در سیستم های فتوولتاییک، یکی از مسائل مهم در بخش بازدهی، ایمنی و قابلیت اطمینان آرایه های خورشیدی می باشد. به دلیل مشخصه غیرخطی خروجی آرایه های فتوولتائیک، ماهیت محدودکنندگی جریان، امپدانس خطای بزرگ، شرایط تابش کم، طرح های مختلف زمین، شرایط اینورترها و ضعف وسایل حفاظتی، خطاها در آرایه ها به درستی تشخیص داده نمی شوند. بنابراین جهت رفع مشکلات حفاظتی، تشخیص خطا استفاده از تکنیک های یادگیری ماشین بر اساس اندازه گیری ولتاژ و جریان آرایه و تابش و دما در یک سیستم فتوولتائیک kW6/17 متصل به شبکه پیشنهاد شده است. برای تشخیص نوع و کلاسه بندی خطا، انتخاب بهترین روش کلاسه بندی با دقت بالا و یافتن ویژگی های مناسب در یک آرایه فتوولتائیک در مقیاس تجاری، موضوع مهمی است که تاکنون انجام نشده است. داده های ورودی برای تشخیص و کلاسه بندی خطا با استفاده از روش بیزین و k نزدیک ترین همسایه، نتایج شبیه سازی به ازای مقادیر ورودی دما و تابش های مختلف برای کلاس های تعریف شده ای از عیوب خط به خط و مدارباز با مقادیر مختلف می باشد. نتایج نشان می دهد که استفاده از روش های پیشنهادی یادگیری ماشین، تشخیص نوع خطا در یک رشته از آرایه بسیار موفقیت آمیز می باشد.
    کلیدواژگان: آرایه فتوولتائیک، کلاسه بندی، خطای خط به خط، خطای مدارباز، یادگیری ماشین، بیزین، K نزدیک ترین همسایه
  • مهندس پوریا رضایی، وحید تلاوت *، سجاد گلشن نواز، مهندس امیر حمیدی صفحات 26-37
    در شبکه های توزیع شعاعی، به منظور تامین ولتاژ با کیفیت به مشترکین انتهایی در محدوده مجاز بهره برداری، دامنه ولتاژ در محل پست توزیع و گره های ابتدایی فیدر در مقادیر بالاتری از مقدار نامی تنظیم می گردد. با توجه به اینکه مقدار توان اکتیو و راکتیو مصرفی بارها وابسته به ولتاژ گره مربوطه می باشد، این موضوع در گره های ابتدایی فیدرهای شعاعی که با افزایش ولتاژ بهره برداری از مقدار نامی شبکه مواجه می-شوند، منجر به افزایش توان مصرفی مشترکین و هزینه بهره برداری می گردد. بر این اساس، این مقاله به ارائه یک سیستم مدیریت توزیع مبتنی بر کاهش محافظه کارانه ولتاژ به منظور بهره برداری بهینه شبکه و کاهش توان مصرفی بارها می پردازد. در روش ارائه شده به منظور بررسی تاثیر کاهش محافظه کارانه ولتاژ، مدل واقعی بارها در نظر گرفته می شود. مدل ارائه شده برنامه ریزی همزمان توان اکتیو و راکتیو اینورتر تجمیع کننده خودروی الکتریکی را مد نظر قرار داده و با کنترل ولتاژ/توان راکتیو توزیع شده، به دنبال کنترل موثر ولتاژ در طول فیدر می باشد. از این طریق، دامنه ولتاژ در گره های ابتدایی کاهش یافته و در نتیجه، توان مصرفی این گره ها و هزینه بهره برداری شبکه کاهش می یابد. همچنین، بهبود در شاخص های فنی بهره برداری از شبکه نیز مد نظر قرار دارد. بدین منظور، تلفات توان در فیدرهای توزیع نیز مورد توجه قرار گرفته و با توسعه مدلی چند هدفه بهره برداری بهینه شبکه حاصل می گردد. روش ارایه شده بر روی یک شبکه توزیع نمونه شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده مورد تحلیل واقع می گردند.
    کلیدواژگان: شبکه توزیع هوشمند، سیستم مدیریت توزیع، کاهش محافظه کارانه ولتاژ، خودروی الکتریکی، برنامه ریزی چند هدفه
  • سید مجتبی صدرعاملی *، امیرحسین موذن صفحات 38-49
    یکی از روش های تولید دیزل زیستی از دانه های روغنی، روش مستقیم یا اینسیتو می باشد. در این روش به جای آن که ابتدا روغن استخراج شود و سپس واکنش استری شدن با روغن حاصل شده انجام گیرد، دانه ها به طور مستقیم وارد واکنش شده و دیزل زیستی تولید می شود. در این مقاله به امکان سنجی و بهینه سازی این واکنش بر روی دانه های گوجه فرنگی پرداخته شده است. اثر دو متغیر نسبت مولی الکل به روغن (1:300 و 1:500 و 1:700) و درصد وزنی کاتالیست به روغن (%2 و %8 و %14) بر درصد بازده واکنش بررسی شده است. همچنین آزمایش ها در دو گروه انجام گرفته است که در گروه اول فرایند ترنس-استری شدن و در دیگری ابتدا فرایند استری شدن و سپس فرایند ترنس-استری شدن انجام شده است. بر اساس مشاهده های انجام گرفته بالاترین بازده برای شرایطی که از فرایند ترنس-استری شدن استفاده شد در نسبت مولی الکل به روغن 1:700 و درصد وزنی کاتالیست به روغن 14%، بازده واکنش حدود 62 درصد بدست آمد همچنین بالاترین درصد تبدیل نیز برای فرایند استری شدن در نسبت مولی الکل به روغن 1:300 و درصد وزنی کاتالیست به روغن 2%، حدود 99 درصد مشاهده شد.
    کلیدواژگان: روش مستقیم، دیزل زیستی، بیودیزل، ترنس استری شدن، دانه گوجه فرنگی
  • علی عامری، علی ماشاءالله کرمانی *، پیام زرافشان، شهریار کوراوند، مرتضی خشه چی صفحات 50-57
    در این تحقیق اثر آلودگی هوا ناشی از احتراق نفت گاز بر مشخصات عملکردی دو نوع پنل فتوولتائیک خورشیدی رایج شامل پنل های سیلیکونی مونوکریستال و پلی کریستال در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در یک شبیه ساز خورشیدی مجهز به محفظه ای برای ایجاد آلودگی هوا انجام شد. آلودگی هوا از طریق احتراق نفت گاز در سه سطح سه، چهار و پنج میلی لیتر و انتقال دود حاصل از آن به داخل محفظه دستگاه آزمایشی ایجاد گردید. منحنی های مشخصه جریان- ولتاژ و توان- ولتاژ برای پنل های مورد نظر رسم شد. ویژگی های عملکردی مورد بررسی شامل ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه، ولتاژ بیشینه، جریان بیشینه و توان الکتریکی خروجی بیشینه تعیین گردید. نتایج نشان داد که آلودگی هوا بر کلیه پارامترهای عملکردی موثر بود. افزایش میزان غلظت آلودگی هوا موجب کاهش معنی دار تمامی مشخصات عملکردی پنل های فتولتائیک شد. به طور کلی میزان کاهش راندمان پنل سیلیکونی مونوکریستال در سطوح مختلف آلودگی به ترتیب 74/37، 87/55 و 61/66 درصد نسبت به شرایط هوای تمیز بوده است. مقادیر متناظر برای پنل نوع پلی کریستال به ترتیب 70/25، 49/51 و 05/58 درصد بود.
    کلیدواژگان: آلودگی هوا، راندمان، پنل خورشیدی سیلیکونی، فتوولتائیک، سیلیکون مونوکریستال، سیلیکون پلی کریستال
  • امیر حسین صدیقی *، علی نعیمی صدیق صفحات 58-69
    قیمت گذاری سوخت یکی از موضوعات کلیدی در مدیریت مصرف انرژی است که نقش تعیین کننده ای در استفاده مناسب از منابع انرژی دارد. تصمیم گیری و سیاست گذاری صحیح در این حوزه می تواند علاوه بر مدیریت مصرف سوخت، از تغییرات شدید قیمتی در بازار انرژی نیز جلوگیری نماید. عوامل مختلفی نظیر میزان تولیدات، میزان تقاضا، هزینه های تولید، انتقال و نگهداری، ساختار شبکه تامین سوخت و رقابت بین خرده فروشان بر قیمت نهایی سوخت تاثیرگذار هستند. در این مقاله قصد داریم تا با در نظر گرفتن جنبه های مختلف مساله، یک مدل ریاضی غیرخطی عدد صحیح مخلوط دو سطحی برای قیمت گذاری سوخت در شرایط رقابتی ارائه دهیم. مدل پیشنهادی مبتنی بر یک بازی استکلبرگ - نش یک به چند است که در آن در سطح اول (رهبر) یک مدیریت مرکزی قرار دارد که مسئول مکان یابی و برنامه ریزی پالایشگاه ها است و در سطح دوم (پیروان) خرده فروشانی قرار دارند که برای کسب سهم بیشتری از بازار سوخت در حال رقابت با یکدیگر می باشند. درنهایت رقابت بین قیمت های خرده فروشی، تقاضای مصرف سوخت را رقم خواهد زد. در ادامه روش حل مساله بیان می شود و نتایج عددی آن در دو حالت مدل غیرمتمرکز و مدل متمرکز مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. در انتها با استفاده از تحلیل حساسیت سعی می شود تا ضمن بررسی تاثیر پارامترهای مختلف، پیام های مدیریتی مرتبط با مساله مورد بحث نیز ارائه گردند.
    کلیدواژگان: زنجیره تامین سوخت، قیمت گذاری سوخت، بازی استکلبرگ، بازی نش، طراحی زنجیره تامین
  • کامیار گل باطن مفرد *، غلامرضا صالحی صفحات 70-82
    در این پژوهش به بهینه سازی و تحلیل اگزرژی و ترمواکونومیک یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرما با ذخیره سازی حرارتی به منظور استفاده در یک مجتمع مسکونی به مساحت147 هزار مترمربع، با محرک اصلی موتور احتراق داخلی گازسوز می پردازیم. بهینه سازی سیستم بر اساس کمینه سازی هزینه ی سالانه و در دو حالت استفاده و عدم استفاده از مخزن ذخیره حرارتی و به روش جستجوی مستقیم انجام شده است. در حالت عدم استفاده از مخزن ذخیره حرارتی موتور با ظرفیت 2004 کیلووات و مدت کارکرد 4001 ساعت و در حالت استفاده از مخزن ذخیره حرارتی موتور با ظرفیت 2004 کیلووات و مدت کارکرد 5268 ساعت و ظرفیت مخزن 93/18 مترمکعب انتخاب بهینه است. ارزیابی دو سیستم برای حالت های فروش و عدم فروش برق مازاد تولیدی به شبکه سراسری برق در نظر گرفته شده است. بهترین حالت کارکرد سیستم، استفاده از مخزن ذخیره حرارتی و فروش برق مازاد به شبکه است. در این حالت نسبت به حالت عدم استفاده از مخزن ذخیره ی حرارتی، مصرف انرژی اولیه8/20 درصد، انتشار آلاینده ی دی اکسید کربن5/19 درصد، هزینه ی عملکرد سیستم 3/14 درصد ومیزان خرید برق از شبکه ی سراسری برق 17 درصد کاهش یافته است؛ همچنین نرخ بازگشت سرمایه رشد 1/3 درصدی را نشان می دهد اما باعث افزایش 7/10 درصدی هزینه ی سالانه ی سیستم می شود.
    کلیدواژگان: سیستم تولید همزمان برق حرارت سرما، ذخیره سازی حرارتی، تحلیل ترمواکونومیک، بازگشت سرمایه
|
  • Mehrdad Mahmoudian, Mohsen Gitizadeh *, Amirhossein Rajaei Pages 2-13
    This paper is proposed a novel topology of a single phase grid connected inverter in order to conquest the common mode leakage current. There are many topologies presented so far, But none of them has the efficiency more than 98 percent. In this paper, a modern configuration is presented that, not only delete the common mode leakage current, but also increase the efficiency and power density and is affordable. this inverter consists of 6 switches and 2 diodes that in compare with similar ones, it has less element number. Than the famous topologies like H5, H6 and HERIC, the power loss and voltage stress on switches are decreased. These aspects are appears due to exclusive leg configuration and the placement of switches and diodes. The freewheel path revealed, decoupled DC side from AC side of Inverter which results in disconnecting the common mode current. This issue will modify the network reliability indices and maintain safety standards. Finally the performances of proposed inverter will be compared and evaluated with some available Inverters.
    Keywords: Common mode leakage current, Grid connected Inverter, Photovoltaic Inverter
  • Maryam Sabbaghpur Arani, Maryam A.Hejazi * Pages 14-25
    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
  • Pourya Rezaie, Vahid Talavat Dr *, Sajjad Golshannavaz Dr, Amir Hamidi Pages 26-37
    To provide the required service quality to the consumers connected to the ending buses of radial distribution feeders, the voltage magnitude is set at higher values at the substation point and hence, at the buses located within the beginning feeder sections. The active and reactive powers are in touch with voltage magnitude at the corresponding buses. Accordingly, the voltage increase stimulates increased active and reactive powers consumption at the beginning buses along with increased operation cost. To mitigate these issues and ameliorate the operation scheduling of the network, this manuscript aims at developing a distribution management system based on conservative voltage reduction (CVR). In this process, a suitable voltage-dependent load model (referred to as the zip model), is deployed to tailor the effect of CVR consideration. The proposed model not only undertakes the active power charging/discharging processes of electric vehicles (EVs) interfacing inverters, but also makes suitable decisions in regard of their reactive power schedules, simultaneously. A distributed Volt/VAr control mechanism is then developed along the distribution feeder to improve the voltage profile. Seemingly, the voltage magnitude is lessened at the beginning buses and hence, the active and reactive powers are not increased in vain. Besides the economic metrics, technical enhancements are of significance, too. To this end, active power losses in distribution feeders are also underlined and the established model is extended to a multi-objective approach. The proposed model is evaluated on a low voltage distribution test system and the obtained results are discussed in depth.
    Keywords: Smart distribution grid, distribution management system, conservative voltage reduction, electric vehicle, multi, objective approach
  • Seyed Mojtaba Sadr Ameli *, Amirhossein Moazen Pages 38-49
    In-situ process is one of the biodiesel production methods in which seeds are used directly in the reaction without oil extraction. The objective of this research is to optimize the biodiesel production conditions for the in-situ reaction using tomato seeds as a feed. The effects of reaction parameters such as molar ratio of oil to alcohol and catalyst to oil weight percent ratio on the reaction yield has been investigated. The experiments were conducted in two groups, transesterification process and esterification process followed by transesterification . Maximum yield was obtained about 62% in transesterification process and test conditions of 1:700 oil to alcohol molar ratio and catalyst to oil weight percent ratio of 14%. The maximum conversion was obtained about 99% in the esterification process with conditions of 1:300 oil to alcohol molar ratio and 2% catalyst to oil weight percent ratio.
    Keywords: In, situ, Biodiesel, Biofuel, Transesterification, Tomato Seed
  • Ali Ameri, Ali Mashsllah Kermani *, Payam Zarafshan, Dr Shahriyar Koravand, Dr Morteza Khashechi Pages 50-57
    In this research, the effect of air pollution due to combustion of diesel oil on the performance parameters of mono-crystalline silicon (mc-Si) and polycrystalline silicon (pc-Si) photovoltaic solar panel is investigated in laboratory scale. Experiments were conducted in a solar simulator that was equipped with a chamber to control the air pollution. The air pollution is generated through the combustion of diesel oil in three levels of 3, 4 and 5 mL and is transferred to the chamber. The current-voltage (I-V) and power- voltage (P-V) characteristics curves of these panels were plotted. The performance parameters including the open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Isc), the maximum power (Pmax), the maximum voltage (Vmax), and the maximum current (Imax) were determined. The results showed that the influence of air pollution on the whole performance parameters was significant. Increasing the concentration of air pollution leads to decreasing the performance parameters, significantly. Overall, the reduction of the mc-Si efficiency compared with the clean air in the three levels of pollution was %37.74, %55.87, and %66.61, respectively. Also, these values for the pc-Si panels were %25.70, %51.49, and %58.05, respectively.
    Keywords: Air pollution, Efficiency, Performance parameters, Photovoltaic, Silicon solar panel, Mono, crystalline silicon, Polycrystalline silicon
  • Amir Hossein Seddighi Dr. *, Ali Naimi, Sadigh Dr Pages 58-69
    Fuel pricing is one of the key issues in energy consumption management, which plays an important role in the proper use of energy resources. In this area, effective decision- and policy-making can, in addition to managing fuel consumption, also prevent drastic price changes in the energy market. Various factors such as fuel supply, demand, production, transportation and inventory costs, supply chain network structure, and competition among retailers affect the final price of fuel. In this paper, we present a bilevel mixed integer nonlinear programming model for fuel pricing in a competitive environment, taking into account different aspects of the problem. The proposed model is based on a single-to-multi Stackelberg-Nash game in which, the first level (leader) is a focal company that is responsible for the location and planning of refineries, and the second level (followers) consists of multiple retailers who are competing with each other to obtain larger fuel market. The competition among retail prices will drive fuel consumption demand. Afterward, the solution method is described and the numerical results are discussed in two cases, a decentralized model and a centralized model. Finally, we examine the impact of different parameters using sensitivity analysis, and provide managerial insights into the problem.
    Keywords: Fuel Supply Chain, Fuel Pricing, Stackelberg Game, Nash Game, Supply Chain Design
  • Kamyar Gol Baten Mofrad *, Gholamreza Salehi Pages 70-82
    In this study, the optimization and analysis of exergy and thermoelectronics of a combined heat and power generation system, heat and cold with thermal storage for use in a residential complex with an area of ​​147,000 square meters, with the main driving motive of the internal combustion engine. The optimization of the system is based on the annual cost minimization and in two modes of using and not using the thermal reservoir and using direct search method. In case of non-use of the thermal reservoir of the engine with a capacity of 2004 kW and 4001 hours of operation, in the mode of use of the thermal reservoir of the engine with a capacity of 2004 kW and a runtime of 5268 hours and a reservoir capacity of 18.93 cubic meters is the optimal choice. An assessment of the two systems for the state of sales and the lack of sales of surplus electricity to the grid is considered. The best functioning of the system is the use of the thermal storage tank and the sale of excess electricity to the network. In this case, compared to the non-use of the thermal storage tank, the primary energy consumption of 20.8%, carbon dioxide emissions was 19.5%, the cost of the system's performance was 14.3%, and the cost of purchasing electricity from the grid was 17%; The rate of return on capital shows a rise of 3.1 percent, but increases the annual cost of the system by 10.7 percent.
    Keywords: Combined Cooling Heating, Power System, Thermal Storage, Thermoeconomic Analysis, Return on Capital