مهندسی مدیریت انرژی (مدیریت انرژی)
سال:1398 | دوره:9 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

در این مقاله، فرآیند برنامه ریزی ایستگاه های شارژ با هدف حداکثرسازی سود صاحبان خودروها و اپراتور ایستگاه شارژ در دو مرحله انجام شده است. نخست، مدل کاملی برای فرمول بندی مسئله شارژ و دشارژ خودروها در ایستگاه های شارژ و در بازه 24 ساعته روز بعد، پیشنهاد شده است. هدف از برنامه ریزی، افزایش سود صاحبان خودروها و سود ایستگاه شارژ است. در این برنامه ریزی، رفتار صاحبان خودروها مانند زمان ورود به ایستگاه شارژ، میزان شارژ اولیه در زمان ورود، زمان خروج از ایستگاه شارژ و میزان انرژی درخواستی به عنوان ورودی های مسئله انتخاب شده است. در مرحله دوم، رفتار صاحبان خودروها مدنظر قرار گرفته است. جهت مدل سازی این مسئله، از روش مونت کارلو و برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. خروجی مرحله اول، بار ساعتی بهینه کل ایستگاه شارژ بوده است. در مرحله دوم، مکان بهینه ایستگاه شارژ با بار بدست آمده بر روی شبکه توزیع استاندارد، تعیین گشته به طوری که اهداف شبکه مانند تلفات و شاخص انحراف ولتاژ، حداقل شده و شاخص پایداری ولتاژ حداکثر شده است.

در این مقاله یک ساختار جدید کنترلی مبتنی بر نقشه های شناخت فازی (FCM) به منظور مدیریت مصرف انرژی در خودروهای برقی هیبرید پلاگین ارائه شده است. این کنترل کننده نظارتی به گونه ای طراحی شده است تا علاوه بر تامین توان درخواستی راننده، سطح شارژ باتری (SoC) را در محدوده قابل قبولی نگه داشته و همزمان میزان مصرف سوخت در واحد کیلومتر را نیز کاهش دهد. ازآنجایی که در این روش نیاز به داشتن مدل دقیقی از سیستم وجود ندارد، حجم محاسبات در تعیین قانون کنترلی کمتر شده و پیاده سازی آن نسبت به روش های کلاسیک، پیچیدگی کمتری دارد. خودروی برقی هیبرید پلاگین درنظر گرفته شده در این مقاله، از نوع سری-موازی است. به منظور ارزیابی نتایج حاصل از بکارگیری ساختار کنترلی پیشنهادی، برای شبیه سازی، سه سیکل استاندارد رانندگی و یک سیکل رانندگی شهری تهران بزرگ درنظر گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که روش کنترلی پیشنهادی، ضمن تامین توان درخواستی، میزان مصرف سوخت را نسبت به کنترل کننده فازی مرسوم کاهش داده و سطح شارژ باتری را در حد قابل قبولی نگه می دارد.

در این مقاله از پارکینگ خودروهای برقی با قابلیت تحویل توان به شبکه، به عنوان یکی از دستاوردهای شبکه قدرت هوشمند استفاده شده است. خودروهای برقی با توجه به شرایط بهره برداری می توانند به عنوان بار و یا منبع تولید توان محسوب گردند. به منظور بهره برداری بهینه از شبکه قدرت، جایابی این واحدهای نوین همانند دیگر تولیدات پراکنده در شبکه قدرت ضروری می باشد. روش پیشنهاد شده در این مقاله برای جایابی پارکینگ خودروهای برقی به صورت یک مساله بهینه سازی می باشد که هدف بیشینه نمودن سود به دست آمده از حضور پارکینگ ها می باشد. کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان دو مولفه اصلی تشکیل دهنده تابع هدف مساله جایابی مد نظر در نظر گرفته شده اند. به دلیل عدم قطعیت پارکینگ خودروهای برقی در اتصال به شبکه، مدلسازی این واحدها به منظور تعیین مکان و اندازه بهینه ی آن ها در شبکه توزیع ضروری می نماید. از این رو در این مقاله با استفاده از زنجیره مارکوف توان تولیدی ناوگان خودروهای برقی مدل شده است. آنالیز مدل مارکوف بر اساس داده های سفر مسافران از جمله زمان شروع و پایان سفر آن ها می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که نصب پارکینگ خودروهای برقی به عواملی از جمله سطح نفوذ خودروهای برقی و قیمت انرژی الکتریکی بستگی دارد. چنان چه مشوق های کافی برای مالکان خودروهای برقی در نظر گرفته شود، مکان و اندازه بهینه پارکینگ خودروهای برقی سود قابل قبولی برای شرکت های توزیع به همراه خواهد داشت.

احیای انرژی ترمزی در سیستم های حمل و نقل ریلی الکتریکی شهری می تواند انرژی مصرفی و هرینه های عملیاتی سیستم را کاهش دهد. در این مقاله، طراحی بهینه سیستم ذخیره ساز متحرک با حجم محدود برای سیستم حمل و نقل ریلی الکتریکی شهری ارائه شده است. از ابرخازن به عنوان سیستم ذخیره ساز در این مقاله استفاده شده است. تابع هدف در این مطالعه مجموع هزینه سالیانه شامل هزینه انرژی مصرفی و هزینه استهلاک ابرخازن در یک سال می باشد. طراحی بهینه با توجه به پنج سناریوی ترافیکی (با تعداد مسافر و سر فاصله متفاوت) انجام شده است. تعیین بهینه ظرفیت سیستم ذخیره ساز می تواند هزینه خرید ذخیره ساز و هزینه انرژی مصرفی را کاهش دهد در حالی که وضعیت تغییرات ولتاژ سیستم را نیز بهبود می دهد. نتایج شبیه سازی موثر بودن روش ارائه شده را تایید می نماید.

در سال های اخیر استفاده از ذخیره ساز های ترکیبی انرژی در سیستم های تجدیدپذیر به دلیل مواردی مانند افزایش طول عمر ذخیره ساز ها و بهبود قابلیت اطمینان مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله روش جدیدی جهت تعیین ظرفیت باتری و ابرخازن در یک ریزشبکه مستقل ارائه شده است. اختلاف توان های تولیدی و مصرفی با استفاده از تبدیل فوریه گسسته به حوزه فرکانس انتقال داده می شود و با تعیین فرکانس قطع تابع هزینه بهینه حاصل می شود به طوریکه فرکانس های سریع توان توسط ابرخازن و فرکانس های کند توسط باتری تامین می شود. در روش ارائه شده تعیین ظرفیت ذخیره سازها به گونه ای انجام شده است که ضمن پاسخ گویی مناسب به بارها طول عمر ذخیره سازها نیز حداکثر شود. استفاده از روش پیشنهادی بدلیل ترکیب ذخیره سازها دینامیک عملکردی سیستم را بهبود داده و با کاهش تعداد شارژ و دشارژ باتری هزینه ذخیره سازی را کاهش می دهد. بدلیل ضرورت و اهمیت ذخیره سازها در سیستم های مستقل، ریزشبکه در نظر گرفته شده یک ریزشبکه مستقل از شبکه بوده که شامل تولید کنندگان مختلف توان می باشد. جهت اعتبارسنجی روش، از داده های آماری واقعی استفاده شده و روش پیشنهادی بر روی یک ریزشبکه نمونه تست و نتایج حاصل موثر بودن روش را تایید می نمایند.

برای کنترل ریز شبکه های خودگردان عموما از روش های افتی معمول استفاده می شود. در ریزشبکه های جزیره ای به علت اثرات عدم تطابق امپدانس خط، توان راکتیو با استفاده از روش افتی معمول نمی تواند با دقت به اشتراک گذاشته شود. در این مقاله برای بهبود تقسیم توان راکتیو یک روش کنترل افتی بهبود یافته ارائه شده است. در این روش ریز منابع با مشخصه های معمول توان اکتیو-فرکانس (P-w) و توان راکتیو-ولتاژ (Q-E) کار می کنند و در فاصله های زمانی ثابتی شیب مشخصه Q-E با انجام فرآیند مشخصی به گونه ای تنظیم می شود که خطای تسهیم توان راکتیو کاهش یابد. کارائی و انعطاف پذیری روش پیشنهادی با استفاده از نتایج شبیه ساز در محیط نرم افزاری سیمولینک متلب نشان داده شده است.

نفوذ روز افزون انرژی های تجدید پذیر با توجه به عدم قطعیت های ناشی از آن ها، سبب بروز تغییراتی در ابزار های مرسوم برنامه ریزی و بهره برداری سیستم های قدرت شده است. تغییرات احتمالاتی توان هنگام نفوذ انرژی های تجدید پذیر به وسیله پخش توان قطعی نمی توانند تحلیل شوند، زیرا انرژی های تجدید پذیر همواره دارای عدم قطعیت هایی می باشند. پخش توان بهینه احتمالاتی یکی از ابزار های مفید برای تجزیه و تحلیل سیستم های قدرت در شرایط حضور عدم قطعیت ها می باشد. هدف از این مقاله بررسی اثرات عدم قطعیت های انرژی بادی و نیروگاه خورشیدی روی یک شبکه نمونه استاندارد با استفاده از روش پخش توان بهینه احتمالاتی می باشد. در این مقاله، سیستم استاندارد 89 شینه PEGASE اروپا می باشد. از جمله نوآوری های این مقاله مقایسه روش های شبیه سازی مونت کارلو و تحلیلی مشتمل بر روش های تخمین نقطه ای می باشد. تحلیل و مقایسه نتایج نشان می دهد که در روش های تحلیلی به دلیل این که از نقاط کمتری برای بهینه سازی استفاده می شود پخش توان بهینه سریع تر محاسبه می شود. که این موضوع سبب افزایش بهره وری محاسبه خواهد شد. نتایج مقایسه اجرای روش های فوق الذکر روی سیستم نمونه 89 شینه نشان دهنده کاهش تقریبی زمان محاسبه به میزان تقریبی 92 و 93 درصد به ترتیب در مورد روش های تخمین دو و سه نقطه ای نسبت به روش مونت کارلو می باشد. این در حالی است که نتیجه حاصل از انجام پخش توان بهینه با روش های فوق تفاوت های تقریبا قابل اغمازی را به ترتیب به میزان 5/2 درصد کاهشی و افزایشی تجربه می کند.

طراحی و توسعه آینده سیستم با توجه به رشد بار ولزوم اضافه کردن ژنراتورها، ترانسفورماتورها و خطوط جدید در سیستم قدرت بدون مطالعه پخش بار امکان پذیر نمی باشد. ضرورت مطالعات پخش بار بهینه نیز علاوه بر موارد ذکر شده برای پخش بار، به جهت رسیدن به توابع هدف است که در این مقاله هزینه سوخت ژنراتورها، تلفات توان اکتیو شبکه و شاخص بارپذیری شبکه مورد استفاده قرار گرفته است. بنابراین با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و مقایسه دو الگوریتم پس انتشار خطا از این نوع شبکه و تعریف مدل، به بررسی و تحلیل پخش بار بهینه پرداخته شده است. با استفاده از نمایه های ارزیابی مدل و آزمون مرگان-گرنجر-نیوبلد(MGN) عملکرد این دو الگوریتم مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته اند. از روش آماری بوت استرپینگ نیز جهت رسیدن به بهترین عملکرد برای بهبود برآورد پخش بار بهینه استفاده شده است. به منظور کاهش گام ها با خطای کم تر از 1% جهت بهبود برآورد پخش بار بهینه با بهینه سازی توابع تک هدفه مذکور، شبکه های عصبی بیزین و پرسپترون در شبکه استاندارد 30 شین IEEE مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج، نقش موثر شبکه عصبی بیزین بوت استرپ شده را از لحاظ عملکرد در نرم افزار متلب نشان می دهد.

انرژی تابش خورشید یکی از منابع پاک و تجدیدپذیر بوده که استفاده از آن نیاز حال و آینده بشر می باشد. کشور ایران با متوسط سالانه300 روز آفتابی از این پتانسیل بالقوه برخوردار است و آبگرمکن های ترموسیفونی خورشیدی ساده ترین مبدل های خورشیدی-گرمایی به شمار می روند. علیرغم مزایای ویژه، آنها نمی توانند در ایام سرد سال آب گرم مصرفی مورد نیاز خانوار را تامین کنند و لذا نیازمند سیستم پشتیبانی چون گرمکن الکتریکی مقاومتی (المنت برقی) می باشند. کاهش انرژی مصرفی بوسیله المنت (سیستم پشتیبان) نه تنها باعث کاهش بار شبکه توزیع برق شده بلکه باعث افزایش کارآیی آبگرمکن خورشیدی و ترویج آنها در کاربردهای بخش ساختمان می شود. زمانبندی روزانه مناسب وصل بودن مدار المنت برقی به کمک کلید تایمر (مد کاری زمانکار) موجب کاهش سهم پشتیبان در مقایسه با وضعیت اتصال پیوسته مدار مذکور (مد کاری دائمی) می شود. نتایج میدانی موید اینست که استفاده از کلید زمانکار در دوره سرما قابل ملاحظه بوده و باعث شد مصرف برق سالانه آبگرمکن 700 کیلووات ساعت کاهش و کارایی آن از %44 به %67 ارتقاء یابد.

از عواملی که تاثیر بسزایی بر میزان دریافت انرژی خورشیدی توسط ساختمان دارد، جنس مصالح بکاررفته در نمای خارجی و نورگذرها هستند. هدف کلی در این پژوهش، توجه به اقلیم موجود(مشهد) در انتخاب و نحوه بکارگیری مصالح درونی دیوار و همچنین ابعاد بازشوها نسبت به نما، با توجه به معیارهای مصرف انرژی، جهت رسیدن به الگوی بهینه در طراحی با استفاده از مدل سازی یک نمونه ساختمان مسکونی میان مرتبه در نرم افزار دیزاین بیلدر است. روش تحقیق در پژوهش حاضر از نوع ترکیبی می باشد، در مرحله اول جژئیات جداره ها با مصالح درونی مختلف از جمله بلوک سفالی، لیکا و AACو بازه 10-50 درصد بازشو به نما، وارد نرم افزار و مورد تحلیل قرار می گیرد. در مرحله ی بعدی از طریق بهینه سازی پارامتریک، تمامی حالت ها در جداره های آفتابگیر بنا به طور همزمان بررسی شده و در نهایت امر، بلوک AAC با عایق حرارتی پلی استایرن اکسترود شده بعنوان مصالح بهینه در این اقلیم و بازه پیشنهادی برای بازشوها نسبت به نما 25-30 درصد ارزیابی شده است تا علاوه بر حداقل دسترسی به نور از اتلاف انرژی ساختمان نیز جلوگیری نماید.