فهرست مطالب

نشریه انرژی ایران
سال بیست و پنجم شماره 3 (پیاپی 96، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/03
  • تعداد عناوین: 5
|
  • مسعود همتیان، مجتبی واحدی، محمود سمیعی مقدم*، نسرین صالحی، آزیتا آذرفر صفحات 1-21

    امروزه با وجود ادواتی مثل منابع انرژی پراکنده فسیلی و تجدیدپذیر و منابع ذخیره انرژی که در سطح شبکه های توزیع بهره برداری می شود، مسیله بازآرایی بهینه را با چالش های اساسی روبه رو کرده است، لذا هر تغییری در توان این منابع می تواند نتیجه متفاوتی را در بازآرایی رقم زند. به همین ترتیب تغییرات بار در طول روز نیز می تواند منجر به نتایج متفاوتی در بازآرایی شود، لذا ارایه یک مدلی که به صورت پویا بار روزانه را در نظر گرفته و عدم قطعیت های موجود در منابع انرژی تجدیدپذیر را مدل کند از ضرورت های اصلی مسیله بازآرایی می باشد که می بایست اپراتور سیستم توزیع در یک دوره 24 ساعته یا روزپیشرو در نظر بگیرد. در این مقاله یک مدل برنامه ریزی مخروطی مرتبه دوم عدد صحیح مختلط برای حل مسیله بازآرایی پویا تصادفی در شبکه های توزیع با منظور کردن منابع انرژی فسیلی و تجدیدپذیر، منابع ذخیره انرژی باتری، پارکینگ های خودروهای برقی و برنامه مدیریت سمت تقاضا با هدف کاهش هزینه قطع بار، کاهش هزینه تلفات، کاهش هزینه خرید انرژی و کاهش هزینه قطع توان منابع انرژی تجدیدپذیر ارایه شده است. شبکه توزیع 33 باس با تعریف سناریوهای مختلفی برای تجزیه و تحلیل مدل پیشنهادی ارایه شده است، که نتایج بدست آمده کارآمدی مدل پیشنهادی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: بازآرایی، شبکه توزیع هوشمند، مدیریت سمت تقاضا، بهینه سازی، منابع تجدیدپذیر، سیستم ذخیره انرژی
  • پدرام قیاسی*، غلامحسن نجفی، برات قبادیان، علی جعفری، شفیع رحمتی صفحات 21-46

    مقدار بالای ضریب توان در رژیم برآی توربین های بادی محور عمودی داریوس باعث شده است تا تمرکز بیشتر محققین بر این رژیم باشد در حالی که این توربین ها از مشکلات عمده ای در رژیم پسا-برآ رنج می برند. در این مطالعه علاوه بر بررسی عملکرد توربین بادی نوع داریوس در سرعت نوک پره بالای یک، اثر چند متغیر طراحی بر عملکرد آن در سرعت های نوک پره زیر یک نیز بررسی شد. نتایج از تحلیل عددی استخراج و از نرم افزار Fluent برای حل استفاده و مدل آشفتگی این تحلیل k-w SST انتخاب شد. اثر نوع، ضخامت و طول وتر پره بر عملکرد توربین مورد مطالعه قرار گرفت. از رابطه جدیدی برای محاسبه زاویه حمله پره در TSR زیر یک استفاده شد و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه شبیه سازی عددی نشان داد که افزایش طول وتر برای پره های متقارن و نامتقارن  از 0.1 به 0.2 متر عملکرد مثبتی را در رژیم پسا-برآ به ارمغان می آورد اما در TSR های بالاتر طول وتر کمتر سبب عملکرد بهتری برای توربین خواهد شد. به طوری که در TSR 2.25 بهترین عملکرد مربوط است به پره با انحنای 4 درصد و طول وتر 0.1 متر. افزایش ضخامت اثر منفی بر عملکرد توربین در هر دو رژیم دارد و در رژیم پسا-برآ و TSR های کمتر پره  NACA0018با طول وتر 0.2 متر می تواند بهترین کارکرد را داشته باشد.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدید پذیر، انرژی پاک، عدد رینولدز پایین
  • هادی غائبی*، پوریا سید متین، میثم نجفی صفحات 47-64

    در این پژوهش، یک سیکل جدید خنک کن بازیابی باز چند مرحله ای اسکرمجت به همراه تولید توان و هیدروژن، که در آن سوخت اسکرمجت همان مبرد سیستم خنک کن می باشد، ارایه شده است. تحلیل جامع ترمودینامیکی و اگزرژی به منظور ارزیابی عملکرد سیستم، محاصبه میزان تولید توان و هیدروژن و همچنین مطالعه اثرات انبساط چند مرحله ای بر روی سیستم پیشنهادی پیاده سازی شد. برای دبی جرمی سوخت 4/0کیلوگرم برثانیه، ظرفیت خنک کاری سیستم جدید ارایه شده 16/9 مگاوات، خالص توان تولیدی 38/3 مگاوات و میزان هیدروژن تولیدی 2/42 کیلوگرم بر ساعت محاسبه شده است. از سوی دیگر، نتایج ارزیابی اگزرژی نشان داد که PEM الکترولایزر با بیش از 44 درصد اتلاف اگزرژی بالاترین میزان اتلاف اگزرژی را در بین تمام اعضای مختلف سیکل پیشنهادی دارد. بعد از آن مسیر خنک کن اول با بیش از 39 درصد اتلاف اگزرژی رتبه دوم را از لحاظ اتلاف اگزرژی داراست. بازده انرژی و اگزرژی سیستم ارایه شده به ترتیب 01/13 درصد و 12/22 درصد به دست آمده است.

    کلیدواژگان: تحلیل ترمودینامیکی، اسکرمجت، انبساط چند مرحله ای، خنک کن بازیابی چند مرحله ای، PEM الکترولایزر
  • فرزاد رحیمی موگویی، رضا کامران راد*، عظیم الله زارعی صفحات 65-78

    با توجه به سهم بالای مصرف برق در صنایع کشور، طی چند سال اخیر طرح های مختلفی از جمله خاموشی های سراسری در اوقات پیک مصرف اجرا شده است. امروزه داده کاوی به عنوان فرآیند کشف الگوهای مفید از پایگاه داده و یکی از روش های موثر برای تجزیه و تحلیل، مدل سازی و پیش بینی مصرف انرژی کاربرد فراوانی پیدا کرده است. در این مطالعه، مدلی تلفیقی جهت بررسی رفتار مصرف برق با استفاده از تکنیک های خوشه بندی کا میانگین و قوانین وابستگی جهت کشف و استخراج الگو از مجموعه داده های مربوط به مصرف برق واحدهای صنعتی مستقر در یکی از شهرک های صنعتی استان تهران طراحی شده است.  مشاهدات نشان می دهد که طی ماه های گرم سال، میانگین مصرف واحدهای خوشه پرمصرف که حدود 34 درصد واحدهای صنعتی مورد مطالعه را شامل می شود، حدود 4.2 برابر مصرف خوشه کم مصرف و حدود 1.7 برابر مصرف خوشه متوسط است. با بکارگیری مدل پیشنهادی در این پژوهش ضمن شناسایی واحدهای پرمصرف و اعمال سیاست های هوشمندانه و عادلانه در خاموشی اجباری، می توان علاوه بر تشویق واحدهای صنعتی به بهینه سازی مصرف انرژی، از ایجاد خسارت ناشی از توقف های اجباری تولید ممانعت کرد. رویکرد نوآورانه این مدل قادر به کنترل حجم زیادی از داده ها برای برنامه ریزی مناطق مختلف با هدف بهینه سازی در مصرف انرژی آن می باشد.

    کلیدواژگان: داده کاوی، خوشه بندی، تجزیه و تحلیل سلسله مراتبی، الگوریتم کا میانگین، قوانین وابستگی، بهینه سازی مصرف انرژی
  • زهرا صبوری*، مهدیه علی بخشی، محمد اسکویی صفحات 79-91

    مصرف بالای انرژی در ایران به همراه میزان بالای نشر آلاینده های هوا (آلاینده های محلی و گازهای گلخانه ای) از جمله مشکلات اصلی در بخش حمل ونقل ایران است. اخیرا در کشورهای پیشرفته دنیا، استفاده از خودروهای کم مصرف و با آلایندگی کم در کنار استفاده از سوخت مخلوط شده با اتانول یا استفاده از خودروهای هیبریدی و برقی، به عنوان روش هایی برای مقابله با مشکلات بخش انرژی در دستور کار قرار گرفته است. در کشور ما با توجه به اینکه بیشتر برق تولیدی از سوختن منابع فسیلی به دست می آید برخی بر این باورند که استفاده از خودروهای برقی انتشار زیاد آلاینده ها را به همراه خواهد داشت. لذا در این مقاله به آنالیز چاه تا چرخ برای انواع خودرو (درون سوز، برقی و هیبریدی) در کشور پرداخته شده است. در بحث خودرو برقی، میزان مصرف انرژی و انتشار آلاینده در تولید باتری لیتیوم یون نیز مد نظر قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: آنالیز چاه تا چرخ، خودرو برقی، خودرو فسیلی، انرژی الکتریکی
|
  • Masoud Hematiyan, Mojtaba Vahedi, Mahmoud Samiei Moghaddam*, Nasrin Salehi, Azita Azarfar Pages 1-21

    Nowadays, with the use of devices such as fossil distributed generation and renewable energy resources and energy storage systems that are operated at the level of distribution networks, the problem of optimal reconfiguration has faced major challenges, so any change in the power of this resources can have different results in reconfiguration. Similarly, load changes during the day can lead to different results in reconfiguration, so it is necessary to provide a model that dynamically considers the daily load and models the uncertainties in renewable energy resources. The main issue is the reconfiguration that the distribution system operator must consider in the next 24 hours. This paper presents a mixed-integer second-order cone programming model to solve the problem of stochastic dynamic reconfiguration in distribution networks by including fossil and renewable energy resources, battery, electric vehicle parking lots, and demand-side management programs. The objective is to reduce the cost of load curtailment, reduce the cost of losses, reduce the cost of purchasing energy and reduce the cost of cutting off the power of renewable energy resources. The 33-bus distribution network is presented by defining different cases for the analysis of the proposed model, the results of which show the efficiency of the proposed model.

    Keywords: Distribution network, transmission network, optimization, renewable resources, linear programming
  • Pedram Ghiasi*, Gholamhassan Najafi, Barat Ghobadian, Ali Jafari, Shafie Rahmati Pages 21-46

    The high power coefficient of the Darrius vertical axis wind turbine lift regime has prompted researchers to concentrate their efforts on this regime, despite the fact that these turbines suffer from major problems in the drag-lift regime. In the present study, in addition to exploring the performance of the Darrius type wind turbine at blade tip speeds above 1, the effect of design factors on its performance at TSRs below 1 is also investigated. The results were extracted from numerical analysis recruiting Fluent software and the k-w SST turbulence model. The effect of blade type, thickness, and chord length on turbine performance has been investigated. The blade angle at TSR less than one was calculated using a new equation, and the results were evaluated. The numerical simulation results showed that increasing the chord length for symmetric and asymmetric airfoils from 0.1 to 0.2 m enhances the turbine performance in drag-lift regime, whereas decreasing chord length improves turbine performance at higher TSRs. The blade with a curvature of 4% and a chord length of 0.1 m has the best performance at TSR 2.25. Increasing the thickness exerts a negative influence on the turbine's performance in both regimes, and at lower TSRs, NACA0018 airfoil with a chord length of 0.2 m was of the optimum performance in the drag-lift regime.

    Keywords: Renewable Energy, Clean Energy, Low Reynolds Number
  • Hadi Ghaebi*, Pouria Seyed Matin, Meisam Najafi Pages 47-64

    A novel scramjet multi-stage open cooling cycle for electricity and hydrogen co-production is proposed in which the fuel of scramjet is used as coolant of cooling cycle. Thermodynamic and exergetic examination of the advanced system have been conducted to appraise the system’s performance, electricity and hydrogen productions and multi-expansion effects. For the fuel mass flow rate of 0.4 kg/s, the cooling capacity of the new proposed cycle is computed 9.16 MW, the net electricity output is calculated about 3.38 MW and the hydrogen production is attained 42.16 kg/h. On the other hand, the exergetic results have proved the fact that PEM electrolyzer has the highest exergy destruction ratio by 44% among different components of the cycle. Moreover, the results of exergy analysis exhibited that employing the multi-expansion process concept outstandingly decline the overall exergy destruction of the system. In this case, the energy and exergy efficiencies of the overall set-up are acquired by 13.01% and 22.12%, correspondingly.

    Keywords: Thermodynamic analysis, Scramjet, Multi-expansion, PEM electrolyzer
  • Farzad Rahimi, Reza Kamranrad*, Azimolah Zarei Pages 65-78

    Due to the high share of electricity consumption in the country's industries, in recent years, various projects have been implemented, including reducing the amount of load by implementing nationwide blackouts during peak consumption times. Today, data mining is widely used as a process of discovering useful patterns from the database and one of the effective methods for analyzing, modeling and predicting energy consumption. In this study, an integrated clustering-association data mining model has been designed to investigate power consumption behavior to discover and extract the pattern from the power consumption data set of industrial units located in one of the industrial towns of Tehran province. Observations show that during the warm months of the year, the average consumption of high-consumption cluster units, which includes about 34% of the studied industrial units, is about 4.2 times the consumption of low-consumption clusters and about 1.7 times the consumption of medium clusters. By using the proposed model in this study, in addition to identifying high-consumption units and implementing smart and fair policies in forced shutdowns, it is possible to prevent damage caused by forced shutdowns and industrial units can be encouraged to optimize energy consumption. The innovative approach of this model is able to control large volumes of data for planning different areas with the aim of optimizing its energy consumption.

    Keywords: Data mining, clustering, hierarchical analysis, K-means algorithm, Dependency laws, optimization of energy consumption
  • Zahra Sabouri *, Mahdieh Alibakhshi, Mohamad Oskouee Pages 79-91

    High energy consumption in Iran along with the high emission of air pollutants (local pollutants and greenhouse gases) are among the main problems in Iran's transportation sector. Nowadays, in the developed countries of the world, the use of low-consumption and low-emission cars, along with the use of fuel mixed with ethanol or the use of hybrid and electric cars, are on the agenda as ways to deal with the problems of the energy sector. In our country, due to the fact that most of the electricity produced is obtained from the burning of fossil resources, some believe that the use of electric cars will result in the emission of pollutants. Therefore, in this article, the analysis of wheel wells for all types of cars (internal combustion, electric and hybrid) in the country is discussed. In the discussion of electric cars, the amount of energy consumption and emission of pollutants in the production of lithium-ion batteries is also considered.

    Keywords: Well to wheel analysis, electric car, fossil car, electric energy