فهرست مطالب

کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران - سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 27، تابستان 1401)

مجله کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران
سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 27، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/05/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسین جدیدی، افشین فیروزی، محمدعلی رستگار*، مجید زندی صفحات 1-11

    تامین مالی برای اجرای پروژه های بزرگ از جمله احداث نیروگاه های خورشیدی محور اصلی توسعه ی اقتصادی است. از منظر سرمایه گذار، تامین مالی پروژه ها، به دو روش کلی شراکت و یا وام دهی انجام می شود. یکی از روش های تامین مالی مبتنی بر وام دهی، روش تامین مالی پروژه ای است که در این پژوهش به آن پرداخته می شود. در سرمایه گذاری از طریق وام دهی، هرچه تخمین وام دهنده از عدم قطعیت (ریسک) جریان نقدی آتی پروژه کمتر باشد، تمایل بیشتری برای سرمایه گذاری دارد. از آنجایی که تامین مالی پروژه ای به عنوان یک روش با تضمین محدود شناخته می شود، تمایل وام دهنده برای مشارکت در آن، وابسته به قابلیت اعتماد جریان نقدی مورد انتظار پروژه در آینده است. در این مقاله، عدم قطعیت هایی که منجر به نوسان درآمد مورد انتظار نیروگاه های خورشیدی می شود از منابع مختلف شناسایی شده است. از طریق شبیه سازی مونت کارلو، توزیع احتمالی نسبت پوشش بازپرداخت بدهی در هر سال از دوره ی عمر وام برای یک نیروگاه 10 مگاواتی خورشیدی تخمین زده شده و احتمال نکول شرکت پروژه در هر سال محاسبه شده است. سپس با استفاده از آنالیز حساسیت نسبت به اهرم مالی، میزان قابل قبول سهم و قرض در ساختار تامین مالی قابل تعیین است. روشی که در این مقاله برای تخمین درآمد نیروگاه خورشیدی استفاده شده، قابلیت تعمیم به سایر نیروگاه های خورشیدی را، با لحاظ عدم قطعیت های مختص محل احداث دارد. نتایج این پژوهش و استفاده از روش تخمین درآمد نیروگاه خورشیدی، با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها، منجر به تصمیم گیری قابل اعتمادتر وام دهنده و تسهیل فرآیند جذب سرمایه گذار توسط شرکت پروژه می شود.

    کلیدواژگان: نیروگاه خورشیدی، احتمال نکول، تامین مالی پروژه ای، اهرم مالی، نسبت پوشش بازپرداخت بدهی، شرکت پروژه، شاخص سود آوری
  • مسعود رضائی سامان کندی، نصرت الله شادنوش*، طهمورث سهرابی صفحات 12-25

    هدف از این پژوهش تبیین چارچوب بررسی همسویی قابلیتهای فناوری نانو با راهبردهای صنعت برق و انرژی با رویکرد ملاحظات ارزشی، به جهت گستردگی مسایل موجود و گسترش استفاده از این فناوری در این صنعت است. روش شناسی این پژوهش کیفی مبتنی بر مطالعات کتابخانه ای و اخذ نظرات نخبگان و تجزیه و تحلیل مضامین بدست آمده، بوده است. پژوهش حاضر با استفاده از مطالعات انجام شده و تحلیل نظرات جامعه علمی این حوزه درمی یابد که در تبیین شاخص های اساسی برای بررسی همسویی قابلیتهای فناوری نانو و راهبردهای صنعت برق و انرژی نظیر سنجش تطابق استانداردهای کاری و محور ارتباطات اثربخش میان مدیران و دست اندرکاران، میزان تبادل نظرها، دانش و اطلاعات با رویکرد نظام ارزشی، ضروری است تا این مقوله در سطوح کلان صنعت برق و انرژی استقرار یافته و سپس در سطوح کسب و کار و عملیاتی در بهره گیری از نانوفناوری این موضوع جاری گردد. همچنین فناوری نانو به جهت مطلوبیتی که به لحاظ ارزشی در رفع چالش ها و نیازمندی های صنعت برق و انرژی در راستای راهبردهای این صنعت ایجاد می کند قابلیت قرارگیری در برنامه های توسعه در این صنعت را دارد.

    کلیدواژگان: همسویی، قابلیتهای فناوری نانو، صنعت برق و انرژی، نظام ارزشی‬‬‬‬‬‬
  • کامل صباحی*، مسعود حامدی صفحات 26-37

    امروزه بررسی اثر عوامل جوی از قبیل باد و طوفان شدید، بارش های ناگهانی، سیل و زلزله بر عملکرد سیستم قدرت و مقاوم سازی این زیرساخت حیاتی در مقابل این بلایا دارای اهمیت دو چندان می باشد. در چنین شرایطی، حفظ امنیت بهره برداری یک سیستم قدرت در شرایط رخداد حوادث با اثر کم و احتمای زیاد دیگر کافی نبوده و بایست یک ویژگی دیگر از این سیستم که رفتار آن حوادث با اثر زیاد و احتمای کم را منعکس می نماید مدنظر قرار گیرد. این ویژگی که از آن به عنوان تاب آوری یاد می شود، میزان استقامت، آسیب پذیری و برگشت پذیری یک سیستم زیرساختی را نشان می دهد. در این مقاله با آنالیز آماری قطعی های رخ داده در سطح فیدرهای فشار متوسط شبکه توزیع برق استان اردبیل، شاخصی وزن دار که شامل مجموع درصدهای انرژی توزیع نشده، مدت زمان قطع شبکه و تعداد قطعی های رخ داده ناشی از عوامل جوی می باشند، جهت ارزیابی میزان تاب آوری این شبکه تعریف شده است. همچنین، باتوجه به هزینه مالی زیاد جهت مستحکم سازی همه فیدرهای شبکه توزیع برق استان، در این مقاله فیدرهایی که بیشترین سهم را در شاخص تعریف شده دارند تحت عنوان فیدرهای پرمخاطره جهت مستحکم سازی با هدف اقدام پیشگیرانه استخراج شده است. در نهایت با مطالعه میدانی تعدادی از فیدرهای پرمخاطره، مغایرت های طراحی و اجرایی این فیدرهای شناسایی شده و راهکارهای لازم جهت مستحکم سازی این فیدرها براساس استانداردهای طراحی شرکت توانیر پیشنهاد شده است که با اجرای آن ها انتظار می رود تاب آوری شبکه توزیع برق استان اردبیل در سطح فیدرهای فشار متوسط به ازای قطعی های رخ داده افزایش یابد.

    کلیدواژگان: تاب آوری، شرکت توزیع برق استان اردبیل، انرژی توزیع نشده، فیدرهای پرمخاطره و شرایط جوی
  • مصطفی کاظمی*، جواد نظافت نمینی صفحات 38-50

    امروزه رشد صنعت و بار به معنی افزایش نیاز شتابدار به انرژی الکتریکی بوده که برای تامین آن باید بسترهای انتقال توان مهیا باشد. به همین دلیل، استفاده از سیستم های انتقال توان با ظرفیت بالا یکی از مواردیست که امروزه در ساختارهای برق دنیا رشد چشمگیری داشته است. در میان این سیستم ها، سیستم های انتقال توان HVDC و EHVAC  به دلیل قابلیت هایی که دارند، از محبوبیت دوچندانی برخوردار هستند. سیستم هایی  که بر طبق مطالعات انجام شده برای فواصل طولانی مقرون به صرفه می باشد، نگرانی های زیادی را برای بهره برداران سیستم قدرت ایجاد کرده است. از منظر قابلیت اطمینان، رخداد خطا در سیستم انتقال توان با ظرفیت بالا (مانند HVDCها) موجب از دست رفتن ظرفیت زیادی در شبکه انتقال شده که می تواند بر عملکرد این سیستم تاثیر مخرب داشته باشد. با این توصیفات نیاز است که عملکرد سیستم های انتقال توان با ظرفیت بالا از منظر قابلیت اطمینان سنجیده شود. در این مقاله به مقایسه قابلیت اطمینان سه تکنولوژی روز دنیا (EHVAC و HVDC-VSC و HVDC-LCC در ساختارهای مختلف) به کمک روش شمارش حالات خطا پرداخته می شود. بدین منظور ابتدا مدل خطاها به کمک مدل مارکوف استخراج شده و نرخ معادل رخداد خطا و احتمال رخداد خطا به دست آمده و از این داده ها برای اعمال خطا گذاری روی همه المان ها استفاده گردیده است. به کمک مقایسه این سیستم ها می توان سیستم مناسب جهت انتقال توان با ظرفیت بالا را انتخاب نمود. با انجام بررسی فوق نشان داده خواهد شد که از منظر نرخ خروج و احتمال خروج، تکنولوژی EHVAC، از منظر مدت زمان قطعی نیز تکنولوژی LCC دارای عملکرد مناسب تری است. همچنین تکنولوژی VSC رفتار میانه ای در هر یک از فاکتورهای ذکر شده دارد و نمی توان عنوان کرد که یک تکنولوژی به طور قطع از تکنولوژی دیگر بهتر است.

    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، سیستمهای HVDC-VSC، سیستمهای HVDC-LCC، سیستمهایEHVAC، روش شمارش حالات خطا
  • سید محمد صادق زاده*، حامد جواهری فرد صفحات 51-67

    در این مقاله، یک مبدل جریان مستقیم به جریان مستقیم (DC-DC) افزاینده غیر ایزوله با ساختار درهم تنیده ارایه شده است که برای کاربردهای منابع تجدیدپذیر انرژی خصوصا سیستم تبدیل انرژی خورشدیدی مناسب است. در توپولوژی پیشنهادی، از سلف های تزویج و سلول های خازن سوییچ شونده برای افزایش ولتاژ خروجی استفاده شده است. دستیابی به این هدف در شرایطی است که هیچ چرخه کاری شدید یا نسبت تبدیل های بالا مورد نیاز نخواهد بود. به دلیل استفاده از ساختار درهم تنیده و تقسیم جریان برابر در دو فاز، ریپل جریان کاهش می یابد. همچنین از آنجایی که تنش ولتاژ کلیدها کمتر از ولتاژ خروجی است، با انتخاب سوییچ های ولتاژ نامی پایین و Rds (On) کوچک، تلفات هدایتی کاهش می یابد. از دیگر مزایای مبدل پیشنهادی می توان به فراهم کردن شرایط سوییچینگ نرم برای سوییچ های قدرت و همچنین کاهش مشکل بازیابی معکوس دیودها اشاره کرد. بازیافت انرژی نشتی به دلیل وجود سلف های تزویج و عدم نیاز به مدارهای حفاظتی مانند اسنابرها یا کلمپ ها یکی دیگر از ویژگی های مهم مبدل پیشنهادی است. در انتها، نتایج تجربی با استفاده از نمونه اولیه آزمایشگاهی 350 وات با ورودی 18 ولت و خروجی 400 ولت، عملکرد موثر مبدل پیشنهادی را تایید می کند.

    کلیدواژگان: مبدل DC-DC افزاینده، ساختار درهم تنیده، خازنهای سوئیچ شونده، بهره ولتاژ بالا
  • ابوالفضل ماندگاری، فریور فاضلپور*، گئورک قره پتیان صفحات 68-80

    سیستم های انرژی چند حاملی دارای انعطاف پذیری سیستماتیک برای مدیریت انرژی و بار می باشد. ادغام انواع مختلف انرژی تحت عنوان هاب انرژی در زیرساخت های چندگانه انرژی از جمله برق، گاز طبیعی و حرارت به صورت یکپارچه موجب تامین دیماند با هزینه پایین تر می شود. هاب انرژی فرصت بزرگی را برای بهره برداران سیستم های انرژی برای رسیدن به سیستمی با بازده بالاتر و عملکرد بهتر به وجود می آورد. سودآوری هاب های انرژی در حضور عدم قطعیت های مختلفی که با حضور انواع حامل های انرژی شدت بیشتری نیز می یابد از مسایل مورد توجه در این حوزه است. عملکرد کلی سیستم قدرت بستگی به عملکرد بهینه هرکدام از اجزای هاب انرژی دارد. یکی از مهم ترین این اجزاء، تولید هم زمان برق و گرما (CHP) است. این مقاله به چگونگی بهره برداری بهینه از یک هاب انرژی در یک مجتمع صنعتی بر اساس داده های میدانی جمع آوری شده پرداخته و یک هاب انرژی شامل بارهای الکتریکی، گرمایش و سرمایش با در نظر گرفتن قیمت های بازار برق و منابع تجدیدپذیر بادی و فتوولتاییک و بارهای پاسخگو با الگوریتم هوشمند بهینه سازی شده است و به مقایسه هزینه کل انرژی در حضور و عدم حضور بارهای الکتریکی پاسخگو پرداخته است. طبق نتایج شبیه سازی، حضور بار پاسخگو در کنار هاب انرژی، باعث کاهش قابل توجه هزینه اقتصادی سالیانه می گردد.

    کلیدواژگان: بار پاسخگو، هاب انرژی، الگوریتم هوشمند، مدیریت بار، انرژی های تجدیدپذیر
|
  • Hossein Jadidi, Afshin Firouzi, MohammadAli Rastegar*, Majid Zandi Pages 1-11

    Financing of infrastructures and huge projects such as utility-scale solar power plants is imperative to economic development. From the perspective of investors, financing of infrastructure projects divides into two general methods including lending and partnership. One of the methods based on lending is project finance that is the focus of this study. In loan-based investing, the lower the lender's estimate of the uncertainty (risk) of future project cash flow, the more willing lender would be to invest. The method is a limited recourse; thus, the lender tendency to partnership in the finance deal depends on the reliability on future cash flow of a project. Here, we gather the results of different studies and investigate the uncertainties led to fluctuation of the expected future income of utility-scale solar power plants. Using Monte-Carlo simulations and Maximum Likelihood Estimation, the annual probability distribution of debt service coverage ratio for a 10 MW solar power plant project has been estimated during the loan term, and we use that to calculate the probability of default for each year. Then, using sensitivity analysis of financial indices to various leverages, the appropriate ratio of debt and equity in the structure of project financing are obtained. The presented method of estimating solar power plant project income can be used for other utility-scale solar power plants using specific uncertainties for each location. Our work paves the way to a more reliable decision making for lender(s) and facilitates the process of attraction of investor(s) for project company.

    Keywords: Solar Power Plant, Default Probability, Project Finance, Financial Leverage, Debt Service Coverage Ratio (DSCR), Special Purpose Vehicle (SPV), Profitability Index (PI)
  • Masoud Rezaei Saman Kandi, Nosratollah Shadnoush*, Tahmoures Sohrabi Pages 12-25

    The purpose of this study is to explain a framework for examining the alignment of nanotechnology capabilities with the strategies of the power and energy industry with the approach of considerations and value systems to expand the existing issues and expand the use of this technology in this industry. Today, the power and energy industry is the basic infrastructure in the social, economic, and industrial development of countries and to use a wide range of technologies such as nanotechnology. It is, therefore, important to study and measure the relationship and alignment of capabilities of various technologies and strategies at the level of business units in different industries. The main components of the technology strategy in accordance with corporate strategies in industries and organizations are explained according to the identification and selection of technology, methods to achieve them, and appropriate use of various technologies, but a review of different technology development models shows that these models rarely meet social needs and value considerations. The strategic effects and competitive advantages of nanotechnology in economic, social, production, and environmental dimensions in different parts of the power and energy industry have provoked the use of this technology in this industry, making it important to study this technology in value systems. The methodology of this qualitative research was based on library studies, as well as collecting the opinions of elites and analyzing the themes derived. Using studies and analysis of the opinions of the scientific community in this field, the research finds that to explain the basic indicators for examining the alignment of nanotechnology capabilities and strategies of the power and energy industry, such as measuring compliance with work standards and effective communication between managers and stakeholders and the exchange of opinions, knowledge, and information with the value system approach, it is necessary to establish this category at the corporate levels of the power and energy industry and then at the business and operational levels in the use of nanotechnology. Nanotechnology has the potential to be used and exploited in all areas of society, and the power and energy industry, which has a competitive advantage in various fields and with a high strategic impact, is no exception. Therefore, nanotechnology can be included in development plans in this industry due to its efficacy in terms of value in meeting the challenges and needs of the power and energy industry in line with the strategies of this industry.

    Keywords: Alignment, Nanotechnology Capabilities, Power, Energy Industry, Value Systems
  • Kamel Sabahi*, Masoud Hamedi Pages 26-37

    In this paper, the resilience of the Ardabil province power distribution network was investigated at the level of medium voltage feeders by studying the interruptions of the feeders caused by weather conditions. To do this, the weighted sum of the “number of failures due to weather condition (NFW)”, “failure time duration due to weather condition (FTW)”, and “energy not supplied due to weather condition (ENSW)” were used as an index to assess the resilience of the network. Considering the power interruptions of the last five years, for the interruptions caused by the weather conditions, the numerical value of the defined index for the electricity distribution network of Ardabil province resulted in about 20%, which indicates that the resilience of this network is about 20% less than its ideal value (it is about 80%). To reduce the defined index (increase the resilience), one of the preventive methods is to harden the equipment used in the distribution network for which the feeders that have the highest impact on the defined index were extracted as high-risk feeders to be hardened. Also, to increase the resilience of the Ardabil electricity distribution network, some suggestions have been made to harden high-risk feeders. For this purpose, a number of high-risk feeders were visited to determine possible design discrepancies (contrary to the standard design announced by Tavanir) or their incorrect implementation. By comparing the current status of the studied feeders with the design standards, solutions were provided to correct and increase the strength of these feeders (preventive action to increase resilience). The implementation of the proposed hardening methods is expected to reduce the number of interruptions (due to weather conditions), which will decrease the obtained index and increase the resilience of the network. Moreover, based on this study, it was found that wind, severe storms, rain, thunderstorms, and snow are the most common causes of outages at the level of medium voltage feeders, respectively.

    Keywords: resilience, Ardabil province power distribution network, energy not supplied, high-risk feeders, and weather condition
  • Mostafa Kazemi*, Javad Nezafat Namini Pages 38-50

    Implementation of high-capacity power transmission systems in power systems is a growing trend. Among these systems, HVDC and EHVAC power transmission systems are the most popular because of their capabilities and their low investment costs over the long distances. Despite of the mentioned advantages, the reliability of the high-capacity power transmission has been a major concern for power system operators. In terms of reliability, the occurrence of an error in a high-capacity power transmission system (such as HVDCs) causes a large loss of capacity in the transmission network, which can have a major effect on the performance of this system. Therefore, reliability assessment of high-capacity power transmission systems is necessary. In this paper, the reliability level of three modern technologies (HVDC-VSC, HVDC-LCC and EHVAC in different structures) is compared. By comparing these systems, the most proper system for high-capacity power transmission from the reliability viewpoint can be selected.

    Keywords: Reliability assessment, HVDC-VSC systems, HVDC-LCC systems, EHVAC systems, FMEA
  • Seyed Mohammad Sadeghzadeh*, Hamed Javaheri Fard Pages 51-67

    In this paper, a non-isolated high step-up DC-DC converter with an interleaved structure is presented that is suitable for photovoltaic energy conversion systems. In the proposed topology, coupled inductors and the switched capacitor cells have been used to increase the output voltage. Achieving this purpose is in a situation where no extreme duty cycle or high turns ratio will be required. Due to the use of the interleaved structure and equal current division in two phases, the current ripple is reduced. Also, since the voltage stress of the switches is lower than the output voltage, selecting the low-voltage rated switches and small Rds (On) reduces the conduction loss. Other advantages of the proposed converter include providing the soft-switching conditions for the power switches and alleviating the reverse recovery problem. Recycling of the leakage energy due to the presence of the coupled inductors and no need for the clamp circuits is an important feature of the proposed converter. The experimental results, using prototype 350 W, 18 V input, and 400 V output, verify the effective performance of the proposed converter.

    Keywords: DC-DC converter, interleaved structure, switched capacitor, coupled inductor, high voltage gain
  • Abolfazl Mandegari Bamkan, Farivar Fazelpour*, Gevork Gharehpetian Pages 68-80

    Multi-carrier energy systems have systematic flexibility for energy and load management. The integration of different types of energy under the concept of energy hub in multiple energy infrastructures such as electricity, natural gas, and heat in an integrated way results in the supply of load demand at a lower cost. The energy hub creates a great opportunity for energy system operators to achieve a system with higher efficiency and better performance. The profitability of energy hubs in the presence of various uncertainties, which are intensified by the presence of different types of energy carriers, is one of the issues in this field. The optimal performance of the power system depends on the optimal performance of each energy hub component. One of the most important components is combined heat and power (CHP) generation. This paper deals with the optimal operation of an energy hub in an industrial complex based on collected field data, including electrical loads and heating and cooling demands, considering electricity market prices and renewable energies such as wind and photovoltaic, as well as intelligent algorithms for responsive loads. According to the simulation results, comparing the total cost of energy in the presence and absence of responsive loads, the presence of a responsive load next to the energy hub significantly reduces the annual economic cost.

    Keywords: Responsible load, energy hub, intelligent algorithm, load management, renewable energies