فهرست مطالب
نشریه سیستم های انرژی پایدار
سال دوم شماره 2 (بهار 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/01/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 101-121
در این مقاله به منظور افزایش پایداری تامین انرژی برق در سیستمهای توزیع به تعیین تعداد ترانسفورماتورهای مورد نیاز در انبار و مکان نگهداری آنها پرداخته است. برای تضمین قابلیت اطمینان در پستهای توزیع، ترانسفورماتورهای یدکی در هر پست مورد نیاز هستند. در صورت نبود ترانسفورماتور یدکی در یک پست، ممکن است خطای ترانسفورماتور منجر به قطع بار متصل به آن شود. از طرف دیگر، وجود ترانسفورماتور یدکی در هر پست بسیار پرهزینه خواهد بود. به همین دلیل در این مقاله به مسیله تعیین مکان محل نگهداری ترانسفورماتورهای یدکی پرداخته خواهد شد. برای این منظور، تابع هزینه مورد نظر مطابق تابع فاصله در نظر گرفته شده است و از سه تابع فاصله اقلیدسی، مجذور فاصله اقلیدسی و فاصله مستقیم استفاده میشود. آنچه جستوجو میشود، مکانی است که بتواند تابع هزینه کل تعیینشده را کمینه کند. برای این مهم یک روش ترکیبی (مارکوف و مونت کارلو) برای مدلسازی تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور و سپس به تعیین مکان بهینه ترانسفورماتورهای یدکی پرداخته شده و از الگوریتم بهینهسازی نرمافزار Matlab جهت شبیهسازی استفاده شده است. مدل پیشنهادی در یک شبکه 33 شینه IEEE پیادهسازی شده و مشاهده میشود با تغییر اهمیت بار مکان ترانسفورماتورهای یدکی نیز تغییر میکند و این تغییر در روش فاصله مستقیم شدیدتر است.
کلیدواژگان: ترانسفورماتور یدکی، مکان یابی، قابلیت اطمینان، مونت کارلو، دسترس پذیری -
صفحات 123-142
امروزه با افزایش مصرف انرژی، نیاز به یافتن راه و روشهای مختلف برای تامین انرژی بیش از پیش احساس شده و با توجه به برخی محدودیت های اقتصادی، سیاسی و زیست محیطی امکان افزایش ظرفیت تولید در شبکه برق محدود است. از این رو، در سال های اخیر، بهینه سازی سمت مصرف مورد توجه بوده و تمرکز ها روی استفاده از برنامه هایی همچون برنامه پاسخ گویی بار متمرکز بوده است. در این راستا، در این مقاله به منظور تامین هرچه بهتر انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان، روش پیشنهادی برای ارزش گذاری اختیار واقعی برنامههای پاسخ گویی بار برای شرکت های برق ارایه می شود. در ادامه پروفیل بار مشترک پایلوت صنعتی معرفی شده توسط شرکت برق منطقهای آذربایجان و همچنین، قیمت انرژی در بازار برق تحلیل شده و پارامترهای مورد نیاز برای ارزش گذاری اختیار برنامههای پاسخ گویی بار، استخراج شده و در نهایت ارزش اختیار طرحها محاسبه میشود.
کلیدواژگان: اختیار خرید، برنامه پاسخگویی بار، قیمت گذاری پیک بحرانی -
صفحات 143-165سرمایش یکی از مصارف بزرگ انرژی در استان فارس است که آبوهوای گرم و خشک دارد. هدف این پژوهش، تحلیل تاثیر استفاده از منابع تجدید پذیر بر مصرف انرژی و آلودگی هوا در سطح استان فارس با تاکید بر نقش سرمایش است. برای این منظور، از نرمافزار انرژی پلن[1] برای شبیهسازی و محاسبه نتایج 5 سناریوی مختلف برای سیستم انرژی شیراز استفاده شده است. این سناریوها عبارتاند از: سناریوی حالت پایه، سناریوی استفاده از پمپهای حرارتی/چیلر جذبی و استفاده از سیستم گرمایش منطقهای[2]، سناریوی کاهش 20 درصدی تقاضای انرژی، سناریوی استفاده از سرمایش طبیعی و سناریوی استفاده حداکثری از منابع تجدیدپذیر. نتایج نشان میدهد سناریوی پنجم که استفاده حداکثری از منابع تجدیدپذیر با بهرهگیری از فناوری سیستم ترکیبی تولید همزمان گرمایش، توان و حرارتی خورشیدی[3] است، بهترین نتایج را داشته است، زیرا در این سناریو 75/68 درصد از کل نیاز انرژی استان، از طریق انرژیهای تجدیدپذیر تامین میشود و میتوان میزان انتشار CO2 را نسبت به حالت پایه، حدود 92/76 درصد کاهش داد. لازمه اجرای بیشتر سناریوها بهخصوص سناریوی پنجم در استان فارس، فراهم کردن زیرساختهای لازم برای تولید، انتقال و ذخیرهسازی انرژیهای تجدیدپذیر، توجه به طراحی مناسب ساختمانها، توجه به بهینهسازی فناوریهای تولید و توزیع انرژی و توجه به جنبههای رفتاری و فرهنگی استان است.کلیدواژگان: استان فارس، انرژی تجدیدپذیر، سرمایش ساختمانها، سیستم انرژی
-
صفحات 167-181تامین انرژی پایدار برای واحدهای تولیدی و کارگاهها در استان هرمزگان یکی از چالشهای عمده در این استان است. این مشکل با نزدیک شدن به فصل های گرم سال دوچندان شده است. استفاده از پانلهای خورشیدی روی بام ساختمان و سولههای موجود در شهرکهای صنعتی، پتانسیل مناسبی است که با استفاده از این بامها و بدون افزودن زمین، استفاده بهینه و مناسبی برای تولید انرژی انجام شود. پس از بررسی میدانی فضای موجود، ابعاد و ارتفاع ساختمانها و اخذ ارتفاع رقومی منطقه در شهرک صنعتی شماره 2 بندرعباس، با استفاده از قابلیت جدول های توصیفی و پرسشگری نرمافزار ArcGIS، این دادهها تحلیل شده و مساحت موثر برای به کارگیری پانل خورشیدی روی آن برآورد شده است. پس از آن، با استفاده از نرمافزار PVSol نسخه 2021، نصب پانل خورشیدی روی بام ساختمانهایی که قابلیت نصب را داشتهاند، شبیهسازی شده است. نتایج نشان داده است حدود 30 درصد از مساحت بام ساختمانهای موجود در شهرک صنعتی شماره 2 بندرعباس امکان نصب پانل خورشیدی را دارند، و نصب پانل خورشیدی روی این مساحت موثر، امکان ساخت نیروگاه تجدیدپذیر خورشیدی با توان kWp 06/8، برای تولید TWh 1/3 برق در سال را داشته، و ضریب عملکرد این نیروگاه در این منطقه حدود 82 درصد است. با توجه به راندمان مناسب این نیروگاه در منطقه از تولید 6800 تن گاز CO2 با نیروگاههای فسیلی مشابه جلوگیری خواهد شد.کلیدواژگان: انرژی پایدار تجدیدپذیر، بام ساختمان، پانل خورشیدی، شهرک صنعتی، PVSol
-
صفحات 183-197نرمافزار هومر به عنوان ابزاری برای مدلسازی و بهینهسازی یک سیستم تولید انرژی مبتنی بر فناوریهای تجدیدپذیر عمل میکند. هدف این مطالعه، بررسی نحوه عملکرد سناریوهای مختلف و بهینهسازی بهترین نوع استفاده از آن ها متناسب با دادههای جغرافیایی منطقه مورد نظر در حضور منابع مختلف تجدیدپذیر بادی، خورشیدی و دیزل ژنراتور در حضور شبکه اصلی برق است. ضرورت استفاده از منابع تجدیدپذیر بر کسی پوشیده نیست، اما این منابع به دلیل نوسانات زیاد و وابستگی به شرایط آبوهوایی نیاز به داشتن یک تحلیل واقعگرایانه متناسب با شرایط هر منطقه دارد تا بتوان بهترین عملکرد را از آنها دریافت کرد. در این پژوهش با توجه به دادههای هواشناسی منطقه مورد بررسی تلاش شده است تا تاثیر استفاده از این منابع در یک ریزشبکه به صورت بهینه و عینی مورد مطالعه قرار گیرد و محاسبات به گونهای انجام شد که سیستم طراحی شده بتواند نیاز بار منطقه مورد مطالعه را در سناریوهای مختلف با کمترین هزینه، کمترین آلودگی و بالاترین قابلیت اطمینان تامین کند. برای غلبه بر متناوب بودن منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید، ترکیبی از این منابع در یک سیستم هیبریدی در نظر گرفته شد. داده های تابش خورشیدی و سرعت باد مورد نیاز نرمافزار از سایت هواشناسی کشور و ناسا تهیه شده و در نرمافزار مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج تحلیل سه سناریو شامل شبکه برق/ دیزل ژنراتور، شبکه برق/ دیزل ژنراتور/ سلول خورشیدی و شبکه برق/ دیزل ژنراتور/ سلول خورشیدی/ توربین بادی به ترتیب قیمتهای هر کیلوواتساعت را 579/0 دلار، 308/0 دلار و 431/0 دلار نشان داد. در این سناریوها، سهم انرژیهای تجدیدپذیر به ترتیب 0، 4/27 و 3/48 درصد بود. هر چه قیمت گازوییل بیشتر باشد، نرمافزار برای بهینهسازی به سمت استفاده بیشتر از انرژیهای تجدیدپذیر میرود؛ لذا با توجه به اینکه یارانه حاملهای انرژی (سوختهای فسیلی) در کشور ما بالا است، توصیه میشود که این یارانه اگر کاهش پیدا کند یا به استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر تخصیص پیدا کند، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر افزایش خواهد یافت که این موضوع روی کاهش آلودگی محیط بسیار موثر خواهد بود.کلیدواژگان: انرژی های تجدید پذیر، میکرو گرید، سیستم هیبریدی، نرم افزار هومر
-
صفحات 199-213سیستم نمای هوشمند به عنوان یکی از عناصر اصلی پوشش ساختمان با کارایی بهینه شناخته میشود که قادر است به محرکهای زیستمحیطی پاسخ دهد و به دنبال بهبود آسایش ساکنان و بهینهسازی مصرف انرژی است. در حالی که تحقیقات مربوط به طراحی ساختمان به جنبههای فنی و طراحی نماهای هوشمند پرداخته است، مطالعات تاریخی بسیار محدودی در مورد تکامل چنین سیستمهایی انجام شده است. بنابراین تحقیق حاضر به بررسی مولفههای موثر بر طراحی و توسعه نماهای هوشمند در شهرها برای بهینه سازی مصرف انرژی برمبنای یک دوره تاریخی می پردازد. این مقاله با روش سلسلهمراتب تاریخی، مولفههای تاریخی موثر را در تکامل طراحی و توسعه سیستم نماهای هوشمند، بررسی و طبقهبندی میکند. مولفههای موثر در قالب دستههای اجتماعی فرهنگی، فنی، سیاسی، محیطی و اقتصادی، ناشی از تغییرات انقلابی در هنر، فناوری و ساختوساز ساختمانها از قرن نوزدهم میلادی به بعد هستند. یافتهها نشان داد جدول زمانی تاریخی ارائهشده در این مقاله به عنوان منبعی مفید برای محققان و مربیان در فعالیتهای پژوهشی و آموزشی در نظر گرفته شده است. بر اساس این جدول میتوان الگوی توسعه کنونی را فهمید و اتفاقات (روند) احتمالی آتی را پیشبینی کرد. جدول زمانی نشان میدهد نماهای هوشمند میتوانند در آینده در مقیاس شهری برای همه محلات شهرها نیز استفاده شوند که این به ارتقای آسایش ساکنان و بهبود مصرف انرژی در شهرها کمک شایانی میکند.کلیدواژگان: طراحی، نمای هوشمند، مصرف انرژی، دوره تاریخی
-
Pages 101-121
In order to increase the stability of electricity supply in distribution systems, this article has determined the number of transformers needed in the warehouse and their storage location. To ensure reliability in distribution substations, spare transformers are required in each substation. If there is no spare transformer in a post, the fault of the transformer may lead to disconnection of the load connected to it. On the other hand, having a spare transformer at each post would be very costly. For this reason, in this article, the problem of determining the location of spare transformers will be discussed. For this purpose, the desired cost function is considered according to the distance function, and three functions of Euclidean distance, squared Euclidean distance and direct distance are used. What is searched for is a place that can minimize the determined total cost function. For this purpose, a combined method (Markov and Monte Carlo) has been used to model transformer maintenance and then to determine the optimal location of spare transformers, and Matlab software optimization algorithm has been used for simulation. The proposed model has been implemented in a 33-bus IEEE network and it can be seen that the location of the spare transformers also changes with the change in the importance of the load and this change is more intense in the direct distance method.
Keywords: Spare transformer, location, reliability, Monte Carlo, Accessibility -
Pages 123-142
With increased energy consumption, the need to find new ways and methods to supply electricity has become more pressing than ever, and the feasibility of growing generation capacity in the power system is limited due to some economic, political, and environmental constraints. As a result, in recent years, demand optimization has been studied, with an emphasis on the use of programs such as demand response programs. In this study, a proposed approach for assessing the real option of demand response programs for electric companies is offered to supply the best possible electricity to consumers. The typical load profile of the industrial pilot introduced by the Azerbaijan Regional Electrical Company, as well as the energy pricing in the electrical market, are analyzed, and the parameters needed to value the option of demand response programs are extracted before calculating the option value of the plans.
Keywords: call option, demand response programs, Critical peak pricing -
Pages 143-165Cooling is one of the largest energy uses in Fars province, which has a hot and dry climate. The aim of this research is to analyze the impact of using renewable sources on energy consumption and air pollution in Fars province, with an emphasis on the role of cooling. For this purpose, ENERGY PLAN software was used to simulate and calculate the results of five different scenarios for the Shiraz energy system. These scenarios are the baseline scenario, the scenario of using heat pumps/absorption chillers and district heating systems, the scenario of reducing energy demand by 20%, the scenario of using natural cooling, and the scenario of maximizing the use of renewable sources. The results show that the fifth scenario, which involves the maximum use of renewable sources by using the technology of hybrid Combined Heat and Power (CHP) and solar thermal, has the best results. In this scenario, 75.68% of the total energy need of the province is supplied by renewable energies, and it is possible to reduce CO2 emissions by about 92.76% compared to the baseline. The prerequisite for implementing most scenarios, especially the fifth scenario in Fars province, is to provide the necessary infrastructure for the production, transmission, and storage of renewable energies, pay attention to the proper design of buildings, optimize energy production and distribution technologies, and consider behavioral and cultural aspects of the province.Keywords: Fars province, renewable energy, cooling of buildings, Energy System
-
Pages 167-181Providing sustainable energy for production units and workshops in Hormozgan province is one of the main challenges in this province. This problem has doubled as the hot seasons of the year approach. The use of solar panels on the roofs of buildings and sheds in industrial cities is a good potential to use these roofs to produce energy. After the field investigation of the existing space in Bandar Abbas Industrial Estate No. 2, the dimensions and height of the buildings have been calculated. By using the descriptive tables and querying capabilities of ArcGIS software, these data have been analyzed, and the effective area for using solar panels has been estimated. Then, using the PVSol software version 2021, the installation of solar panels on the roofs of the buildings that could be installed was simulated. The results have shown that about 30 % of the roof area of existing buildings in Bandar Abbas Industrial Estate No. 2 has the possibility of installing solar panels. Installing a solar panel in this effective area makes it possible to build a renewable solar power plant with a power of 8.06 kWp, to produce 3.1 TWh of electricity per year. The efficiency of this power plant in this area is around 82 %. Due to the proper efficiency of this power plant in the region, the production of 6800 tons of CO2 gas with similar fossil power plants will be prevented.Keywords: building roof, solar panels, Industrial Estate, PVSol, Sustainable renewable energy
-
Pages 183-197Homer software acts as a tool for modeling and optimizing an energy production system based on renewable technologies. The purpose of this study is to investigate the performance of different scenarios and optimize the best type of their use in accordance with the geographical data of the target area in the presence of different renewable sources of wind, solar and diesel generators in the presence of the main power grid. The necessity of using renewable resources is not hidden from anyone, but due to high fluctuations and dependence on weather conditions, these resources need to have a realistic analysis according to the conditions of each region in order to get the best performance from them. In this research, according to the meteorological data of the studied area, it has been tried to study the effect of using these resources in a microgrid optimally and objectively, and the calculations were done in such a way that the designed system can meet the load requirements of the studied area. To overcome the intermittency of renewable energy sources such as wind and sun, a combination of these sources was considered in a hybrid system. The data of solar radiation and wind speed required by the software were obtained from the meteorological website of the country and NASA and were used in the software. The results of the analysis of three scenarios including power grid/diesel generator, power grid/diesel generator/solar cell and power grid/diesel generator/solar cell/wind turbine show the prices of 0.579 dollars, 0.308 dollars and 0.431 dollars per kilowatt hour, respectively dollar showed. In these scenarios, the share of renewable energies was 0, 27.4 and 48.3 percent, respectively. The higher the price of diesel, the more the optimization software goes towards the use of renewable energies; Therefore, considering that the subsidy of energy carriers (fossil fuels) is high in our country, it is recommended that if this subsidy is reduced or allocated to the use of renewable energies, the use of renewable energies will increase. He will find that this issue will be very effective in reducing environmental pollution.Keywords: Renewable Energies, Microgrid, hybrid system, HOMER software
-
Pages 199-213The smart facade system is known as one of the main elements of the building envelope with optimal efficiency, which is able to respond to environmental stimuli and seeks to improve the comfort of residents and optimize energy consumption. While building design research has addressed the technical aspects and design of smart facades, very limited historical studies have been conducted on the evolution of such systems. Therefore, the current research examines the factors affecting the design and development of smart facades in cities to optimize energy consumption based on a historical period. This article examines and classifies the effective historical components in the evolution of the design and development of the smart facade system using the historical hierarchy method. The effective components in the form of socio-cultural, technical, political, environmental and economic categories are caused by revolutionary changes in art, technology and building construction from the 19th century onwards. The findings showed that the historical timeline presented in this article is considered as a useful resource for researchers and educators in research and educational activities. Based on this table, the current development pattern can be understood and possible future events (trends) can be predicted. The timeline shows that smart facades can be used in the future on an urban scale for all neighborhoods of cities, which helps to improve the comfort of residents and improve energy consumption in cities.Keywords: design, Smart facades, Energy consumption, Historical period