فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 45، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/18
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمد تبریزیان*، حسین سیفی، محمدکاظم شیخ الاسلامی، حمیدرضا شاهمیرزاد صفحات 2-15

    مدیریت ریسک تراکم یکی از مهم ترین مباحث مدیریت شبکه های انتقال در سیستم های قدرت تجدید ساختارشده و بازارهای برق دنیا، به ویژه بازارهای مبتنی بر قیمت گذاری ناحیه ای یا محلی است که ابزار اصلی آن قراردادهای قطعی (ثابت) انتقال یا به بیان دیگر قراردادهای مالی انتقال است. در این مقاله، پس از بررسی موضوع قراردادهای مالی تراکم انتقال، نحوه پیشنهاددهی بهینه انواع مختلف آن ها توسط شرکت کنندگان بازار برق در حراج های ثانویه تبادل این قراردادها و در بازه زمانی کوتاه مدت (به صورت هفتگی) با هدف مدیریت ریسک تراکم تحلیل خواهد شد. در پایان، روش پیشنهادی در یک شبکه نمونه مورد آزمون قرار گرفته است که نتایج عددی کارآمدی آن را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سیستم های قدرت تجدید ساختارشده، انتقال انرژی، بازار برق، قیمت گذاری محلی، مدیریت ریسک تراکم، قراردادهای مالی انتقال
  • علی رفیع نیا، نوید رضائی*، جمال مشتاق صفحات 16-33

    در پرتو پیدایش شبکه هوشمند، عملکردهای مرتبط با این شبکه در بلوک های سیستم مدیریت انرژی، نیازمند اتخاذ استراتژی های مقاوم اند تا سطح بالاتری از کنترل و خدمات محافظتی را ارایه دهند. طرح های حذف بار زیرفرکانسی (UFLS)، بلوک های بار را هنگامی که افت فرکانس زیر محدوده آستانه قرار می گیرد، جدا می کند. در طرح های UFLS تطبیقی در یک بستر مخابراتی پیشرفته، کمیت های اصلی سیستم در هر لحظه و در زمان واقعی اندازه گیری می شوند و متناسب با میزان انحراف فرکانس، مقدار بهینه ای از بار حذف می گردد. در این مقاله، یک چهارچوب ساعتی توسط برنامه ریزی خطی آمیخته عدد صحیح (MILP) برای طراحی بهینه یک سیستم UFLS تطبیقی پیشنهاد شده است. هدف از این کار، ارایه یک UFLS تطبیقی منظم تر است که به مقدار کمتری به سعی و خطا وابسته باشد. در اینجا، رله زیرفرکانسی برای هر ساعت از یک شبانه روز و با توجه به شرایط بهره برداری و عدم قطعیت های ناشی از پیشامد، منابع انرژی تجدیدپذیر (RES) و نوسانات بار در آن ساعت تنظیم می شود. شبیه سازی ها بر روی سیستم تست 39 شینه IEEE، در یک افق زمانی 24 ساعته اجرا شده اند.

    کلیدواژگان: شبکه هوشمند، حذف بار زیرفرکانسی تطبیقی، منابع انرژی تجدیدپذیر، نوسانات بار
  • سپیده تیموریان، غضنفر شاهقلیان*، بهادر فانی صفحات 34-51

    یکی از روش های مناسب هوشمندسازی یک سیستم، عاملی کردن آن است. با عاملی کردن سیستم حفاظتی و مهیا ساختن ارتباط مناسب عامل ها با یکدیگر و انتقال هرچه سریع تر و مطمین تر اطلاعات، می توان عملکرد یک سیستم حفاظتی را بهبود بخشید و قابلیت اطمینان سیستم را در مقابل منابع تولید پراکنده حفظ کرد. در این مقاله با استفاده از دستگاه های الکتریکی هوشمند، الگوریتم های کنترلی و زیرساخت مخابراتی، روشی جدید برای هماهنگی سیستم حفاظتی شبکه در حضور منابع تولید پراکنده ارایه شده است. به منظور انعطاف بیشتر و ایجاد عدم وابستگی به واحد پردازش مرکزی، در این نوع پیاده سازی تصمیمات توسط خود عامل ها انجام می گیرد. عامل ها یک ارتباط نقطه به نقطه دارند که به منظور جبران عدم حضور واحد مرکزی با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. نقش واحد پردازش مرکزی به کمک مدل سازی اطلاعات و تعریف توابع بر روی عامل ها پیاده سازی می شود. الگوریتم ارایه شده در این مقاله با استفاده از یک بستر مخابراتی ساده و پیاده سازی یک روند محاسباتی به منظور اصلاح تنظیمات رله های حفاظتی هماهنگی ازدست رفته در حضور منابع تولید پراکنده را بازیابی می کند. به این منظور برای هماهنگی بین رله های حفاظتی و نیز تبادل اطلاعات مابین آن ها، یک سیستم چندعاملی اصلاح شده پیش بینی شده است. در این طرح، رله های حفاظتی اطلاعات مربوط به وضعیت عملکرد خود را با دیگر رله های مجاور به منظور حفظ هماهنگی به اشتراک می گذارند. روش پیشنهادی بر روی یک شبکه آزمایشی توسط نرم افزار ETAP شبیه سازی شده، مورد ارزیابی قرار گرفته و درستی آن نشان داده شده است. قابلیت تشخیص تغییرات جریان و ساختار شبکه وجود دارد و با استفاده از جدول اطلاعاتی حالت های حفاظتی جدید تشخیص داده می شود و بر مبنای آن ناحیه حفاظتی مشخص می گردد. سپس با استفاده از اطلاعات جریانی به دست آمده، عملکرد رله پشتیبان بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: حفاظت تطبیقی، هوشمندسازی شبکه، منابع تولید پراکنده
  • علی اکبر عبدوس*، محمدابراهیم موذن، سید اصغر غلامیان، سید مهدی حسینی صفحات 52-67

    در این مقاله طراحی بهینه یک ژنراتور سنکرون آهنربای دایم سطحی با رتور خارجی به منظور کاهش هزینه ساخت ارایه شده است. نوآوری این پژوهش ارایه ابعاد جدید برای آهنربای دایم سطحی است که منجر به سینوسی شدن منحنی چگالی شار مغناطیسی فاصله هوایی و بهبود کیفیت ولتاژ القایی، کاهش گشتاور دندانه ای و نوسانات گشتاور خواهد شد. همچنین به منظور مطالعه بیشتر، چهار طرح به صورت ترکیبی از سیم پیچی توزیع شده و سیم پیچی متمرکز و آهنربای سطحی متداول و آهنربای سطحی پیشنهادی برای ژنراتور در نظر گرفته شده است. به همین منظور یک مدل طراحی دقیق برای ژنراتور استخراج شده است. سپس متغیرهای طراحی بر اساس این مدل و با توجه به تابع هدف مورد نظر توسط الگوریتم بهینه سازی ژنتیک بهینه یابی شده اند. در ادامه از تحلیل اجزای محدود برای اعتبارسنجی طراحی های بهینه استفاده می شود. با مقایسه نتایج بهینه سازی و شبیه سازی چهار طرح بهینه مشاهده می شود که ژنراتور با سیم پیچی متمرکز و آهنربای سطحی پیشنهادی دارای راندمان بیشتر است درحالی که دارای حجم کلی، هزینه ساخت، گشتاور دندانه ای و نوسانات گشتاور کمتری در مقایسه با طرح های دیگر است. بنابراین این طرح گزینه مناسبی برای کاربرد در توربین های بادی بدون جعبه دنده است.

    کلیدواژگان: ژنراتور آهنربای دائم، توربین بادی، طراحی بهینه، هزینه ساخت، گشتاور
  • مجید حسین پور*، علی سیفی صفحات 68-79

    در دهه های اخیر اینورترها نقش مهمی در سیستم های قدرت ایفا کرده اند و بهبود عملکرد آن ها هم از لحاظ ساختاری و هم از لحاظ کنترلی، جزء علایق محققان بوده است. در این مقاله یک اینورتر چندسطحی متقارن و نامتقارن جدید با هدف کاهش تعداد اجزای کلیدزنی به ویژه برای تعداد سطوح خروجی زیاد ارایه شده است. این توپولوژی در مقایسه با توپولوژی های کلاسیک و ساختارهای متقارن ارایه شده اخیر که سعی در کاهش ادوات کلیدزنی دارند، در تعداد سطح مشابه، حاوی تعداد کلید نیمه هادی قدرت کمتری است. برای نشان دادن کارایی ساختار پیشنهادی، یک مقایسه جامع بین توپولوژی پیشنهادی و توپولوژی های کلاسیک و ساختارهای ارایه شده اخیر از حیث تعداد سوییچ، تعداد درایور و تلفات توان ارایه شده است. توپولوژی پیشنهادی برای حالت 21 سطحی متقارن و نیز 37 سطحی نامتقارن با استفاده از 14 سوییچ در محیط Matlab/Simulink شبیه سازی شده و نمونه آزمایشگاهی آن برای تایید کارکرد اینورتر پیشنهادی ساخته شده است. نتایج حاصل بیانگر صحت محاسبات و شبیه سازی بوده و نتایج آزمایشگاهی، تطابق دقیق با نتایج شبیه سازی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: اینورتر چندسطحی، محاسبه توان، کاهش تعداد سوئیچ، کاهش تعداد درایور
  • محمدرضا گلشن آرا، حسین هژبری* صفحات 80-91

    پیشرفت های اخیر در فناوری منابع انرژی تجدیدپذیر و تجدید ساختار در بازار برق باعث افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر شده است. استفاده از این منابع انرژی مزایای زیادی از قبیل افزایش قابلیت اطمینان، بهبود کیفیت توان و پیک سایی را به همراه دارد. اما یکی از اصلی ترین معایب این منابع انرژی، تشخیص حالت جزیره ای است. حالت جزیره ای زمانی اتفاق می افتد که شبکه اصلی به هر دلیلی قطع شود و آن قسمت از شبکه که شامل منابع تولید پراکنده است، به صورت مستقل از شبکه اصلی، بارهای محلی را تامین کند. رخداد جزیره ناخواسته باعث بروز مسایلی همچون تداخل حفاظتی و آسیب دیدگی تجهیزات مصرف کننده می شود؛ در نتیجه تشخیص بموقع این حالت و قطع منابع تولید پراکنده برای جلوگیری از آسیب دیدگی تجهیزات ضروری است. در این مقاله یک روش ترکیبی جدید برای تشخیص حالت جزیره ای منابع تولید پراکنده آورده شده است، به گونه ای که چنانچه در مرحله اول نرخ تغییرات فرکانس از حد آستانه فراتر رود، در مرحله دوم، روش تغییر توان اکتیو بهبودیافته فعال می شود. سپس اگر با تغییر مولفه حقیقی جریان خروجی واحد تولید پراکنده، دامنه ولتاژ تغییر کرد، رخداد جزیره تشخیص داده می شود. روش پیشنهادی در محیط Matlab/Simulink پیاده سازی و شبیه سازی شده و تحت شرایط مختلف از قبیل کلیدزنی بار، راه اندازی موتور، حالت چند DG، کمبود و بیشبود ولتاژ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده کارایی روش پیشنهادی را در تشخیص جزیره تحت این شرایط نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تولید پراکنده، تشخیص جزیره، روش ترکیبی، نرخ تغییرات فرکانس، تغییر توان اکتیو بهبودیافته
  • مجتبی فکری، جواد نیکوکار*، گئورگ قره پتیان صفحات 92-105

    خطوط و ترانسفورماتورهای انتقال از مهم ترین تجهیزات شبکه قدرت اند که خروج آن ها می تواند منجر به خروج های پی درپی بعدی شود. در این مقاله تلاش شده است با در نظر گرفتن یک مدل شبیه سازی خروج آبشاری، خطوط یا ترانسفورماتورهایی که بهره برداران با عملیاتی مانند قطع بار و یا کاهش تولید نتوانند از اضافه بار شدن آن ها جلوگیری کنند، شناسایی شوند. همچنین از روش ارزیابی ریسک تجزیه و تحلیل حالات خطا و اثرات آن برای شناسایی خطوط و ترانسفورماتورهای بحرانی شبکه که به عنوان حادثه آغازگر خروج های آبشاری شناخته می شود، استفاده می شود. این روش با ارزیابی سه معیار شدت اثر خطر، احتمال وقوع خطر و احتمال کشف خطر، عدد اولویت ریسک ترکیبات پیشامدهای ممکن N-K (1< K≤3) در شبکه را که منجر به اضافه بار شدن خطوط یا ترانسفورماتورهای انتقال می شود، محاسبه و طبقه بندی می کند. اطلاعات اولیه این روش بر مبنای محاسبه سه شاخص بارگذاری وزن دهی شده خطوط، ترانسفورماتورها و همچنین پروفایل ولتاژ شینه ها به دست می آید. روش پیشنهادی در شبکه استاندارد 39 شینه IEEE پیاده سازی و نتایج آن در مقایسه با سایر روش ها، صحت، کارایی و دقت آن را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: خطاهای آغازین، تجزیه و تحلیل حالات خطا، اولویت ریسک، آسیب پذیری، ارزیابی ریسک، خروج آبشاری
  • محمدمهدی ابوالحسنی*، حسنا سلیمانی صفحات 106-113

    در دهه گذشته، مواد پیزوالکتریک برای برداشت انرژی مکانیکی اتلاف شده از محیط مورد توجه زیادی قرار گرفته است. پیزوالکتریسیتی اولین بار در کریستال های سرامیکی کشف شد. اما پیزوسرامیک ها سمی و شکننده هستند، بنابراین مواد پیزوالکتریک مبتنی بر پلیمر به دلیل انعطاف پذیری و زیست سازگاری عالی آن ها توسعه یافته اند. در این مقاله نانوسیم های پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) با استفاده از الگوی نانو منافذ اکسید آلومینیوم (AAO) تهیه شده اند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای مطالعه مورفولوژی نانوسیم ها استفاده شده است. نانو ژنراتورهای مبتنی بر نانوسیم های PVDF برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی ساخته شده اند. برای مشخص کردن عملکرد و کارایی نانو ژنراتورها، دستگاهی در آزمایشگاه تهیه شد که قابلیت ایجاد نیروی ضربه در فرکانس 5 هرتز و نیروی ضربه 20 نیوتن بر مترمربع را داشت. نانو ژنراتورهای توسعه یافته در این مطالعه با موفقیت بازده توان خروجی 1% را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: پیزوالکتریک، نانومبدل، نانوسیم، پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF)
  • حسین روح الامینی نژاد*، حمیده حسن زاده جشاری صفحات 114-121

    در این پژوهش، نقش نانوذرات فلزی طلا و نحوه به کارگیری آن ها بر عملکرد سلول خورشیدی رنگدانه ای و افزایش بازده آن بررسی شه است. سلول خورشیدی رنگدانه ای با استفاده از رنگدانه طبیعی چای قرمز ساخته شد. همچنین نانوذرات طلا ساخته و با گروه عاملی کربوکسیل عامل دار شدند. سپس این نانوذرات در فوتوآند سلول رنگدانه ای مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد سلول در حضور این نانوذرات بررسی شد. نحوه استفاده از این نانوذرات در فوتوآند سلول بسیار مهم است و ساختار بهینه به صورت خمیر پلاسمونیکی برای فوتوآند حاوی نانوذرات طلا و TiO2 به دست آمد و غلظت آن ها (نسبت جرمی طلا به TiO2) در فوتوآند بهینه سازی شد. با توجه به نقش نانوذرات طلا برای کمک به بهبود جذب نور خورشید توسط رنگدانه، درصد جرمی طلای مورد استفاده فاکتور مهمی برای بهینه سازی سلول است؛ به نحوی که غلظت نانوذرات طلا مانعی برای جذب سطحی مولکول های رنگ بر سطح TiO2 نشود و برای نانوذرات طلای 2 نانومتری مورد استفاده در این پژوهش این درصد جرمی به صورت Au-TiO2 wt% 143/0 بهینه سازی شد.

    کلیدواژگان: سلول های خورشیدی رنگدانه ای، نانوذرات طلا، اثر تشدید پلاسمون، نسبت جرمی طلا به تیتانیوم دی اکسید، ساختار فوتوآند
  • طیبه قربانی، مصطفی زاهدی فر*، مهرداد مرادی، احسان قنبری صفحات 122-129

    یکی از لایه ‏‏های اصلی در ساخت سلول‎های خورشیدی لایه نازک سلنید گالیوم ایندیوم مس (CIGS)، لایه بافر است. لایه بافر باعث افزایش مقدار جذب و کاهش بازترکیب‎های سطحی می‎شود. لذا سلول خورشیدی به میزان بیشتری حامل‏‏های بار تولیدشده را جذب می کند و موجب افزایش بازدهی در آن می‎‎شود. در این پژوهش با استفاده از نرم‎افزار شبیه‎ ساز سیلواکو، لایه ‎های کادمیوم سولفید (CdS) و کادمیوم سلنید (CdSe) به عنوان لایه بافر در ساختار مدل‎سازی شده و تاثیر ترکیب‎های مختلف از این دو لایه بر روی پارامتر‏های JSC, VOC, FF, η بررسی شده است. نتایج اولیه نشان داد که افزایش ضخامت در لایه بافر می‎تواند بازدهی سلول را کاهش دهد. ادامه شبیه‎ سازی‎ها نشان داد در شرایطی که لایه کادمیوم سلنید نزدیک به لایه جاذب (CIGS) باشد، حالت بهینه برای لایه بافر، متشکل از 40 نانومتر از کادمیوم سولفید و 10 نانومتر از کادمیوم سلنید است و می‎تواند بازدهی را به 19/25% افزایش دهد. همچنین نمودار انرژی نشان داد که در حالت بهینه، حرکت الکترون‎ها و حفره ‎ها به صورت فرایند آبشاری و بدون سد اتفاق می‏افتد که موجب افزایش قابل توجه بازدهی شده است.

    کلیدواژگان: لایه بافر، سلول خورشیدی CIGS، شبیه‎ساز سیلواکو، کادمیوم سولفید، کادمیوم سلنید
|
  • Mohammad Tabrizian*, Hossein Seifi, MohammadKazem Sheikholeslami, Hamidreza Shahmirzad Pages 2-15

    Congestion Risk Management is one of the most important subjects of Transmission management in deregulated power system and world electricity market, especially markets of zonal or local pricing in which Firm Transmission Rights (in other words Financial Transmission Rights) are the main elements. In this study, considering subjects of Financial Rights of Transmission Congestion, methods of optimum proposal of different Rights by participants of transmission rights second auction of electricity Market in short period (weekly) for Congestion Risk Management will analyzed. At the end, a proposed method in a typical network is tested and the numerical right values shown.

    Keywords: Deregulated Power System, Energy Transmission, Electricity Market, Local Pricing, Congestion Risk Management, Financial Transmission Rights
  • Ali Rafinia, Navid Rezaei*, Jamal Moshtagh Pages 16-33

    In the light of the emergence of smart grids, the functions associated with this type of grids in the blocks of the energy management system require the adoption of robust strategies in order to provide a higher level of control and protection. Under-frequency load shedding (UFLS) sheds load blocks when the frequency drop is below the threshold limit. In adaptive UFLS, in an advanced telecommunications platform, the main quantities of the system are measured at each hour and in real-time; besides, the optimal amount of load is shed according to frequency deviation. In this paper, an hourly framework using Mixed-Integer Linear Programming (MILP) is proposed for an optimal design of an adaptive UFLS in smart networks. The goal is to provide a more systematic adaptive UFLS that is less dependent on trial and error. Here, the under-frequency relay is set for each hour in regard to operating conditions and uncertainties resulting from contingencies, to renewable energy sourses (RES), and to load fluctuations at that hour. The simulations are performed on the IEEE 39-bus test system over a 24-hour time horizon.

    Keywords: Smart Grid, Adaptive under-frequency load shedding, Renewable energy sources, Load fluctuations
  • Sepideh Teymouriyan, Ghazanfar Shahgholian*, Bahador Fani Pages 34-51

    Factorizing a system is one of the best ways to make a system intelligent. Factorizing the protection system, providing the right connecting agents, and transmitting the information faster and more reliably can improve the performance of a protection system and maintain system reliability against distributed generation resources. This study presents a new method for coordinating network protection system at the presence of distributed generation resources using smart electrical devices, control algorithms, and telecommu nications infrastructure. The proposed method is evaluated and validated on an experimental network simulated by ETAP software. also It provides a an opportunity to detect current fluctuations and network structure, which contribute to identify new protection modes using the information table as well as to determine the protection area. By using the information obtained from current fluctuations, the performance of the backup relay is improved.

    Keywords: Adaptive Protection, network Intelligence, distributed Generation Resources
  • AliAkbar Abdoos*, MohammadEbrahim Moazzen, Seyyed Asghar Gholamian, Seyyed Mehdi Hosseini Pages 52-67

    In this paper, an optimal design for a surface-mounted permanent magnet synchronous generator (PMSG) with outer-rotor is presented to minimize manufacturing cost. The main contribution of this study is to determine new dimensions for surface-mounted permanent magnet (SMPM) that yields  more sinusoidal air gap flux density distribution;  that improves the induced voltage quality, and that reduces both cogging torque and torque ripple. For further investigation, four different plans have been considered for PMSG by combining distributed and concentrated windings with the conventional and proposed SMPM. For this purpose, an accurate model for PMSG is considered. Then, based on this model and intended objective function, design variables were optimized by using genetic algorithm. Afterward, simulation studies based on the finite element analysis (FEA) were carried out in order to validate the optimal plans. By comparing the results of four optimal plans, obtained from optimization process and FEA, we observed that the PMSG with the concentrated winding and proposed SMPM had higher efficiency, lower total volume, lower manufacturing cost, lower cogging torque, and lower torque ripple as compared with other plans. Thus, it can be considered a proper choice for direct-drive wind turbines.

    Keywords: Permanent magnet generator, wind turbine, optimal design, manufacturing cost, torque
  • Majid Hosseinpour*, Ali Seifi Pages 68-79

    In Inverters as one of the most important equipment of power systems have profoundly been developed in recent decades, and their performance has attracted researchers regarding the control and structures they enjoy. In this paper, an innovative symmetric and asymmetric topology is proposed for a multilevel inverter (MLI) in order to reduce the switch and the driver counts. Also, the number of conducting switches at each voltage level is low in this structure. These features result in lower conduction losses of switches. Besides, an accurate comparison with recently introduced multilevel inverters has been carried out to confirm the superiority of the proposed structure. For proving the suitable performance of the proposed MLI, a 21-level symmetric and 37-level asymmetric inverter containing 14 switches were designed and simulated in the MATLAB/Simulink environment. A laboratory prototype for each of these inverters was implemented as well. The experimental results finely verified the simulated results.

    Keywords: Driver count reduction, multilevel Inverter, power loss, switch count reduction
  • Mohammadreza Golshanara, Hossein Hojabri* Pages 80-91

    In Recent advances in renewable energy technologies as well as the restructuring of the electricity market have increased the use of renewable energy resources. The use of these energy sources has many benefits such as increasing reliability, improving power quality, and peak shaving. However, one of the main disadvantages of these energy sources is the islanding detection. The island mode occurs when the main grid is interrupted for any reason, and the part of the grid that contains distributed generation supplies local loads independently from the main grid. Unintentional islanding causes problems such as protective interference and damage to consumer equipment. As a result, the fast detection and disruption of the distributed generation is essential to prevent equipment damaging. This paper presents a new hybrid islanding detection method for distributed generation resources to activate the real power shift method in case the rate of frequency change, in the first stage, exceeds the threshold. Then, if by changing the real part of the DG output current, the voltage amplitude changed, the islanding event would be detected.  The proposed method is implemented and simulated in the Matlab/Simulink environment.  It was also investigated under various conditions such as load switching, motor starting, and multi-DG mode. The simulation results showed the performance of the proposed method in islanding detection in these conditions.

    Keywords: Distributed Generation, islanding detection, hybrid method, rate of change of frequency, improved real power shift
  • Mojtaba Fekri, Javad Nikoukar*, Gevork B Gharehpetian Pages 92-105

    Transmission lines and transformers are the most important equipment of a power network, the outage of which can lead to cascading failure. This paper tries to identify those lines or transformers that cannot be prevented from being overloaded by operations such as load shedding or production decrease through considering a model of cascade outage simulation. Also, one of the risk assessment methods, called Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) method, is used to identify the critical network lines and transformers known as initial events of cascading failures. This method through the evaluation of three criteria ofseverity, occurrence, and detection assesses and categorizes the risk priority number (RPN) of the combination of possible N-K (1). The proposed method was implemented in the IEEE 39-bus test system, and its results showed its accuracy compared to the other methods.

    Keywords: Initial Events, failure modes, risk priority, vulnerability, risk assessment, cascading failure
  • MohammadMahdi Abolhasani*, Hosna Soleimani Pages 106-113

    In the last decade, piezoelectric materials have received much attention for harvesting waste mechanical energy from surroundings. Piezoelectricity was first discovered in ceramic crystals. However, piezo-ceramics were toxic and fragile; therefore, polymeric-based piezo-materials were developed due to their excellent flexibility and biocompatibility. In this paper, polyvinylidene fluoride (PVDF) nanowires have been synthesized while employing aluminum oxide nanopores (AAO) template. The scanning of electron microscopy (SEM) images have been used to study the morphology of the nanowires. Nanogenerators, based on PVDF nanowires, have been fabricated to convert mechanical energy to electrical energy. A built- setup working with the frequency of 5Hz and impact force of 20N/m2 has been used to characterize the performance and efficiency of the nanogenerators.  The nanogenerators, developed in this study, have demonstrated a power output efficiency of 14%.

    Keywords: Piezoelectric, nanogenerator, nanowire, polyvinylidene fluoride (PVDF)
  • Hossein Rooholamini Nejad*, Hamideh Hasanzadeh Jeshari Pages 114-121

    In this work, the role and utilization of gold metal nanoparticles on enhancing the performance of dye sensitized solar cells are studied. Dye sensitized solar cells were fabricated with the use of red tea as natural dye sensitizer. The gold nanoparticles were synthesized and functionalized with carboxyl group and then were used in the photoanode of the fabricated DSSCs. Operation of these cells in the presence of the nanoparticles was studied. The way of applying gold nanoparticles in photoanode is very important and optimized configuration of photoanode as the plasmonic paste was designed and their concentration (weight ratio of Au /TiO2), in photoanode was optimized. Due to the role of gold nanoparticles to improve the absorption of sunlight by the dye, the mass ratio of gold nanoparticles is an important factor in cell optimization. So that the concentration of gold nanoparticles doesn't prevent the adsorption of dye molecules on the surface of TiO2 and for 2 nm gold nanoparticles used in this study, this mass percentage was optimized as 0.143 wt% Au-TiO2.

    Keywords: Dye Sensitized Solar Cell, Gold Nanoparticles, Plasmon resonance effect, Au, TiO2 mass ratio, Configuration of photoanode
  • Tayebe Ghorbani, Mostafa Zahedifar*, Mehrdad Moradi, Ehsan Ghanbari Pages 122-129

    The buffer layer is one of the main elements in the thin film solar cells, especially in the copper indium gallium selenide (CIGS) thin-film solar cells. The buffer layer increases the optical absorption and decreases the surface recombination, which in turn results in further absorption of carriers and the enhancement of the solar cell efficiency. In this paper, the cadmium sulfide (CdS) and cadmium selenide (CdSe) thin films were selected as buffer layers. Then, the effect of different combinations of these two buffer layers on the solar cell parameters such as JSC, VOC, FF, and η were investigated using Silvaco Atlas commercial software. The optimal condition and higher efficiency were achieved when the CdS and CdSe layers were close to the ZnO and CIGS layers respectively. It was found out that the selection of 40-nm thickness for cadmium sulfide and 10-nm thickness for cadmium selenide increased the efficiency of solar cell up to 25.19%. Also, the plotting of the energy band diagram illustrated that electrons and holes, in an optimal condition, moved easily without any potential barriers. This condition led to a significant increase in the solar cell efficiency.

    Keywords: Buffer layer, solar cell, CIGS, Silvaco software, CdS, CdSe