مهندسی مدیریت انرژی (مدیریت انرژی)
سال:1398 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:10

رله دیفرانسیل زمین بخشی از حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت می باشد که به منظور تشخیص خطاهای داخلی اتصال به زمین به کار گرفته می شود. این طرح حفاظتی حساس و سریع می باشد، اما حین برخی موارد از جمله خطای خارج از ناحیه حفاظتی و یا طی عبور جریان هجومی مغناطیس کننده ترانسفورماتور قدرت، به دلیل اشباع ترانسفورماتورهای جریان، ممکن است دچار عملکرد اشتباه شود. در این مقاله، یک طرح هوشمند جدید برای این رله، بر اساس شبکه عصبی مصنوعی ارائه می گردد. برای پیاده سازی روش پیشنهادی، یک ترانسفورماتور قدرت واقعی تحت موارد بسیاری از شرایط کاری مختلف شامل خطای داخلی، خطای خارجی و برقدار شدن آن، در محیط نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیه سازی می گردد. سپس بر اساس نتایج حاصله، اطلاعات یک سیکل از جریان دیفرانسیلی مربوط به هر مورد از شرایط مذکور به عنوان الگوهای نمونه استفاده شده تا شبکه عصبی احتمالی با استفاده از آن آموزش یابد. در نهایت، از شبکه آموزش یافته به عنوان هسته تشخیص دهنده در طرح این رله نوین استفاده می شود. نتایج پیاده سازی این روش، کارایی عالی آن را از حیث ایمنی در مقابل عملکرد کاذب، تایید می نماید.

در این مقاله ساختار جدیدی از موتورهای سوئیچ رلوکتانس شار محور پیشنهاد شده است. ترکیبات مختلف تعداد روتور و استاتور بر روی گشتاور موتور و عملکرد آن تاثیر خواهد گذاشت. در این راستا با تغییر در ساختار استاتور موتور سوئیچ رلوکتانسی شار محور، نتایج بهتری برای گشتاور و شار مغناطیسی به دست خواهد آمد. ساختار پیشنهادی دارای مزایای مسیر کوتاه شار و بخش بخش کردن روتور برای بهبود چگالی شار می باشد. در ادامه مشخصات اصلی هندسی، الکتریکی و فیزیکی موتور ارائه شده است. سپس، ساختار پیشنهادی با استفاده از تعداد بیشتری از بخش های روتور توسط ماژول های استاتور تغییر یافته، اصلاح می شود. ساختار پیشنهادی دارای پتانسیل بالایی برای وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEVs) است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که موتور پیشنهاد شده و اصلاح شده در مقایسه با موتور مرجع و گشتاور مشابه 5/36 و 7/46 درصد کمتر از جرم مواد فعال استفاده می کند. مقایسه عملکرد موتورهای انتخاب شده با استفاده از تجزیه و تحلیل سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه اینورترهای تکفاز بدون ترانسفورماتور به منظور اتصال منابع ریز پراکنده DC مانند آرایه های فتوولتاییک به شبکه AC، به دلیل قیمت پایین آن، وزن کم و بازدهی بالا، نظر بسیاری از بهره برداران را به خود جلب کرده است. یکی از عوامل مهم در تعیین رفتار شبکه، قابلیت کنترل توان راکتیو توسط اینورتر می باشد. زیرا طبق استاندارد VDE AR-N 4105 اینورترهای تکفازی که توان نامی آنها زیر KVA 68/3 می باشند، باید در زمان تغذیه بار اهمی، تحت ضریب قدرت 95/0 پیش فاز تا 95/0 پس فاز بهره برداری شوند. در این مقاله یک توپولوژی جدید اینورتری ارائه می گردد که قابلیت کنترل توان راکتیو، اصلاح ضریب قدرت و حذف جریان نشتی را دارد. در ادامه اصول تولید و حذف جریان نشتی و ولتاژ حالت مشترک بررسی می گردد. شایان ذکر است که توپولوژی های ارائه شده تاکنون، به تنهایی و به صورت حلقه باز، توانایی کنترل توان را ندارند. بنابراین یک روش کنترلی پیشنهادی ارائه می گردد که با کنترل کننده تناسبی-رزونانسی کار می کند و سرعت پاسخ بالایی دارد. شبیه سازی های صورت گرفته در دو حالت بار اهمی خالص متغیر و بار اهمی-سلفی متغیر نشان می دهند که ردیابی توان در این ساختار با دقت مناسبی صورت می پذیرد. بازده اینورتر پیشنهادی نیز بالای 98 درصد برآورد شده و با مدل های H5، HERIC و H6 مقایسه گردیده است.

در این مقاله به طور همزمان به بهبود کنترل توان اکتیو و راکتیو در سیستم چند ماشینه با بهره گیری از باتری ذخیره ساز انرژی (BESS) و کنترل فرکانس و تنظیم ولتاژ می پردازد. در روش پیشنهادی هر یک از واحد های تولیدی به یک واحد ذخیره سازی با سیستم کنترلی مجزا مجهز شده اند. این روش برای BESS شامل دو حلقه کنترلی مجزا است، یک حلقه برای کنترل توان اکتیو و دیگری برای کنترل توان راکتیو. علاوه بر حلقه های کنترل توان دو مدار کنترلی اضافی برای کنترل فرکانس و ولتاژ در مبدل جانبی هریک از ژنراتور ها تعبیه شده است. برای بررسی عملکرد کنترل کننده ها و نمایش پایداری سیستم مراحل شبیه سازی علاوه بر حالت تعادل در حالت عدم تعادل شبکه نیز بررسی شده اند. همچنین در این مقاله استراتژی کنترلی ارائه شده به طور مطلوب، تمام پارامترهای کنترل کننده ها را همزمان با استفاده از یک برنامه ی بهینه سازی غیرخطی ترکیبی عدد صحیح و با الگوریتم های ICA و GA حل می کند. نتایج شبیه سازی در نرم افزار MATLABحاکی از آن است که طرح کنترل پیشنهادی به طور موثری از BESS برای کنترل توان اکتیو و راکتیو مجموعه بادی استفاده و اثربخشی استراتژی را در شرایط تعادل و عدم تعادل شبکه ارزیابی می کند.

یکی از موانع اجرای طرح های بهینه سازی انرژی در ساختمان های مسکونی، محدودیت در تامین مالی است. تامین مالی این طرح ها به دلیل ماهیت متفاوت چندگانه، مستلزم ساختارهای مالی پیچیده تری است که می تواند در بستر بازار سرمایه تحقق یابد. در این پژوهش تلاش شده است از طریق تحلیل مضمون منابع مرتبط، ابزارهایی جهت تامین مالی طرح های کارایی انرژی در بستر بازار سرمایه ایران طراحی گردد. جامعه آماری این پژوهش منابع نوشتاری مرتبط با تامین مالی در بازار کارایی انرژی می باشد. پس از بررسی منابع استخراج شده، 41 منبع به عنوان نمونه بدست آمده است. پایایی نتایج با استفاده از روش هولستی 0. 903 برآورد گردید. نتایج پژوهش نشان می دهد مضامین مربوط به تامین مالی طرح های کارایی انرژی را می توان در چهار مضمون فراگیر ساختارهای نهادی، جایگاه بخش عمومی، مدل های قراردادی و الگوی تامین مالی خلاصه نمود. در نهایت براساس شبکه مضامین استخراج شده و استنتاج نتایج توسط پژوهشگر، الگوی تامین مالی کارایی انرژی حوزه مسکونی استخراج گردید.

این مقاله به مکان یابی نیروگاه های خورشیدی در مقیاس بزرگ با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تصمیم گیری چندمعیاره (MCDM) به عنوان یک ابزار ترکیبی مناسب می پردازد. در روش پیشنهادی، با در نظر گرفتن محدودیت ها و قیود مختلف همچون عوارض طبیعی و غیرطبیعی با GIS می توان فضای شدنی منطقه مورد مطالعه را تعیین نمود. پس از تعیین معیارهای موثر بر تصمیم گیری مکان های نیروگاه های خورشیدی اعم از شدت تابش، دما، شیب زمین و غیره، اهمیت هر معیار با استفاده از نظرات خبرگان با استفاده از روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی تعیین می شود. در نهایت با استفاده از روش های TOPSIS و همپوشانی وزن دار مناسب بودن GIS، دسته بندی مناطق مختلف ناحیه شدنی از نظر میزان پتانسیل احداث نیروگاه خورشیدی صورت می گیرد. یکی از بزرگترین مزایای روش پیشنهادی، جامعیت قیود لحاظ شده در تعیین فضای شدنی و همچنین درنظرگیری جامع معیارهای برازندگی مکانی احداث نیروگاه خورشیدی مقیاس بزرگ به ویژه معیارهای مرتبط با شبکه الکتریکی می باشد. استفاده از روش همپوشانی وزن دار GIS یکی از دیگر مزایای روش پیشنهادی است که تاکنون در کارهای انجام شده در زمینه جایابی نیروگاه های برق از آن استفاده نشده است. برای نشان دادن مزایای کاربردی روش پیشنهادی، استان کربلا به عنوان یک مطالعه موردی عملی انتخاب گردیده است. اگرچه کشور عراق پتانسیل بالایی برای احداث نیروگاه های خورشیدی دارد، اما مطالعات امکان سنجی فنی و اقتصادی و مکان یابی این نوع نیروگاه ها در این کشور انجام نشده است. از این رو انتخاب مطالعه موردی این مقاله از دیدگاه عملیاتی و کاربردی حائز اهمیت است.

بحران آلودگی محیط زیست بر اثر استفاده بیش از حد سوخت های فسیلی و خطر از بین رفتن ذخایر و منابع طبیعی و همچنین تولید بیش از حد گازهای گلخانه ای و در نتیجه گرم شدن زمین بسیاری از محققین حوزه انرژی را به فکر استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به عنوان انرژی جایگزین فسیلی انداخته است. نیروگاه های دودکش خورشیدی یکی از انواع انرژی های تجدیدپذیر می باشد که در دهه گذشته مورد توجه محققین قرار گرفته است. نیروگاه های دودکش خورشیدی از جمله نیروگاه هایی هستند که ساختار آنها را جمع کننده های خورشیدی، دودکش و توربین هایی که در ابتدای دودکش قرار داده می شوند تشکیل می دهند. هدف از این بررسی مدلسازی عددی یک نمونه دودکش خورشیدی ساخته شده در دانشگاه تهران و بررسی پارامترهای هندسی موثر بر افزایش سرعت جریان هوا درون آن است. مدلسازی عددی به صورت دوبعدی و بر مبنای روش حجم محدود و مدل آشفتگی کا-اپسیلون استاندارد در شبکه بهینه در نرم افزار انسیس فلوئنت انجام گردیده است. نتایج عددی تطابق خوبی را با حداکثر اختلاف 6 درصد نسبت به نتایج تجربی نشان می دهد. تفاوت تحقیق حاضر در مقایسه با تحقیق های پیشین انجام شده، مدلسازی نیروگاه بدون استفاده از خواص ذخیره سازی انرژی توسط زمین و با استفاده از شار حرارتی ثابت بر روی جمع کننده بدون در نظر گرفتن شرایط تشعشعی محیطی است. نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع دودکش، ارتفاع جمع کننده، شعاع جمع کننده و کاهش شعاع دودکش باعث می شود سرعت جریان هوا داخل برج در حدود 76 درصد افزایش یابد (از 1. 7 متر برثانیه در مدل تجربی تا 3 متر بر ثانیه) که نتیجه آن بهبود کارایی این مدل نیروگاه است. همچنین، از میان پارامترهای مورد بررسی، افزایش شعاع جمع کننده و کاهش شعاع دودکش نقش بیشتری را در افزایش سرعت جریان هوا داخل برج دودکش خورشیدی ایفا می کنند. نتایج این تحقیق می تواند در بهینه سازی قسمت های مختلف نیروگاه نظیر توربین، جمع کننده و برج تاثیر بسزایی را داشته باشد.

مصرف زیاد آب در برج های خنک کن تر نیروگاه های بخار از چالش های بزرگ در دنیا است. یک روش پیشنهادی جهت کاهش مصرف آب این نیروگاه ها، استفاده از برج خنک کن خشک اجباری به جای برج تر است، که تا کنون انجام نشده است. استفاده از این نوع برج های خنک کن علاوه بر کاهش راندمان نیروگاه، به شرایط جوی نیز وابسته است. یک روش برای حل این مشکل، ریزش آب بر روی برج در ساعت های اوج گرماست. در این مقاله این گونه از برج ها به صورت تحلیلی مطالعه شده و هر دو حالت خشک و تر آن بررسی شده اند. سپس برای یک نیروگاه بخار، اندازه و مشخصات برج های خنک کن خشک و تر در دمای طرح محاسبه شده اند. این نتایج با داده های تجربی و اطلاعات برج تر یک نیروگاه مقایسه شده و صحت آن مورد تایید قرار گرفته است. فقط در دماهای محیط بیشتر از دمای طرح، از ریزش آب روی لوله و پره های برج خنک کن استفاده می شود. با استفاده از داده های هواشناسی، تعداد ساعاتی که دمای هوای محیط بیشتر از دمای طرح می باشد، محاسبه شده و میزان مصرف آب به دست آمده است. محاسبات نشان می دهند که برای واحدهای320 مگاواتی نیروگاه اصفهان در دمای طرح 30درجه سلسیوس، حدود 97 درصد در مصرف سالیانه آب صرفه جویی می شود. مقدار کاهش قدرت خروجی نیروگاه به دلیل مصرف الکتریکی فن و پمپ های برج خنک کن خشک 93/3 درصد قدرت خروجی نیروگاه محاسبه شده است.

در این پژوهش، نوع جدیدی از لوله های حرارتی تحت عنوان شبکه لوله های حرارتی معرفی شده است. شبکه لوله های حرارتی طراحی، ساخته و سپس مورد ارزیابی عملکردی واقع شده است. این شبکه شامل 4 لوله حرارتی عمودی است که از پایین به کلکتور تبخیرکننده و در بالا به کلکتور چگالنده متصل است. به منظور بررسی تاثیر نانوسیال بر میزان راندمان حرارتی و مقاومت حرارتی شبکه لوله های حرارتی، با استفاده از روش دو مرحله ای، نانوسیال اکسید مس تهیه شد. شبکه ی لوله های حرارتی با پرشوندگی 50% با سیال کاری آب و نانوسیال اکسید مس تحت آزمایش به ازای گرماهای ورودی مختلف قرار گرفته است. مشاهده گردید که مقاومت کلی شبکه لوله های حرارتی با استفاده از نانوسیال با غلظت های حجمی 1%، 3% و 5% به ترتیب به مقادیر 95/0، 84/0 و 75/0 نسبت به سیال کاری آب کاهش می یابد. به علاوه، برای غلظت 5% حجمی راندمان شبکه لوله های حرارتی تا میزان 80% افزایش یافت.

هدف از این تحقیق بررسی عملکرد یک سیکل توربین گاز مجهز به یک موتور استرلینگ از دیدگاه ترمودینامیکی می باشد. در این سیستم، بخشی از حرارت خروجی تلف شده از توربین گاز برای تولید توان بیشتر به یک موتور استرلینگ انتقال داده می شود. در تحلیل سیستم پیشنهادی معادلات حاکم بر سیکل هیبریدی در نرم افزار مطلب مدل سازی شده و برای حل موتور استرلینگ نیز از مدل های اشمیت و آدیاباتیک ایده ال استفاده شده است. در بررسی کل سیکل هیبریدی نسبت فشار کمپرسور و دمای گازهای ورودی به توربین دو پارامتر اساسی و تاثیرگذاری هستند که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج تحقیق نشان می دهد که کاهش نسبت فشار کمپرسور و افزایش دمای گازهای ورودی به توربین موجب بهبود عملکرد موتور استرلینگ می شود. بررسی ها نشان می دهد که استفاده از سیکل هیبریدی توربین گاز و موتور استرلینگ موجب افزایش توان توربین گاز از 268 کیلووات به 468. 6 کیلووات بر اساس مدل اشمیت و 457. 3 کیلووات بر اساس مدل آدیاباتیک اید هال می شود. از سوی دیگر بازده الکتریکی سیستم نیز با استفاده از سیستم هیبریدی تا حدود 18. 1 درصد بر اساس مدل اشمیت و حدود 17. 1 درصد بر اساس مدل آدیاباتیک ایده ال افزایش پیدا می کند.