سیستم های چندگانه انرژی یا به اصطلاح هاب های انرژی یکی از رویکردهای جدید در سیستم های تامین انرژی با دیدگاه افزایش بهره وری سیستم های انرژی الکتریکی، گاز و. . . به حساب می آید. اجرای طرح مدیریت انرژی در قالب هاب های انرژی خانگی نیز با توجه به درصد قابل توجه انرژی مصرفی بخش خانگی از مصارف انرژی جهانی می تواند بسیار اثرگذار باشد. تا کنون، بهره برداری بهینه هاب های انرژی خانگی همزمان با تعیین بهینه ظرفیت سیستم های تولید انرژی تجدیدپذیر خورشیدی در کارهای گذشته کم تر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، روش نوینی برای پاسخ به خلاء تحقیقاتی بهینه سازی همزمان ظرفیت سیستم خورشیدی و بهره برداری هاب انرژی خانگی ارایه می گردد. روش پیشنهادی بر روی یک هاب انرژی خانگی شامل بارهای قابل کنترل و کنترل ناپذیر، واحد تولید همزمان برق و گرما، خودروهای برقی هیبریدی قابل اتصال به شبکه، بارهای گرمایشی و سیستم خورشیدی و ذخیره ساز گرمایی پیاده سازی می گردد. مطالعات انجام شده در حالات مختلف و با دیدگاه مقایسه روش پیشنهادی و روش های موجود بهره برداری بهینه هاب انرژی خانگی، بهینه سازی همزمان موضوعات برنامه ریزی و بهره برداری با تاکید بر سیستم خورشیدی برای برجسته نمودن مزایای روش پیشنهادی ارایه می گردد. نتایج به دست آمده دلالت بر کارآیی روش پیشنهادی برای کاهش هزینه های بهره برداری و افزایش بهره وری هاب انرژی خانگی با حفظ سطح راحتی مشترک در بالاترین سطح را دارند.

با توجه به اهمیت فرایند خنک کردن و گرم کردن یک جسم جامد، تولید انتروپی در جریان محدود در اطراف یک مانع مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، شبیه سازی عددی جریان لایه ای آرام و انتقال حرارت نانو سیال ها با نانو ذرات Al2O3 یا نانو لوله های کربن (CNTs)با شکل های مختلف در نظر گرفته شده است. معادله های ناویر-استوکس و انرژی به صورت عددی در یک سیستم مختصات متناسب با هندسه جسم، با استفاده از روش حجم کنترل حل شده اند. الگوهای جریان و میدان های دما برای مقادیر مختلف غلظت ذرات به طور دقیق بررسی شده اند. علاوه بر این، اثرات شکل و غلظت نانو ذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر نانو سیال ها بر افت فشار و توان پمپ مطالعه شد. از سوی دیگر، کمینه کردن تولید انتروپی به عنوان معیار بهینه سازی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در بیشتر موارد، نانو سیال ها انتقال حرارت و همچنین افت فشار را افزایش می دهند. همچنین، شکل نانو ذرات مکانیزم انتقال حرارت در نانو سیال ها مهم است. نانو سیال ها با نانو ذرات استوانه ای CNT نسبت به نانو سیال های که دارای نانو ذرات Al2O3 با شکل کروی هستند، انتقال حرارت را بیشتر افزایش می دهند. برای نانو سیال حاوی CNT با غلظت %5/0 انتقال حرارت خیلی بیشتر از توان پمپاژ افزایش یافته است که این نانو سیال را یک انتخاب اقتصادی می سازد.

در این پژوهش یک سیستم ترکیبی تجدیدپذیر بر مبنای استفاده از انرژی­ های خورشیدی و حرارتی اقیانوسی برای تولید توان و هیدروژن با به­ کارگیری کلکتور خورشیدی صفحه تخت از نظر ترمودینامیکی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. توابع هدف مورد بررسی در این پژوهش بازده اگزرژی و نرخ هزینه در نظر گرفته شد. دبی جرمی کلکتور، مساحت کلکتور، دمای ورودی به توربین و شدت تابش خورشیدی به عنوان چهار متغیر تصمیم گیری در نظر گرفته شدند و تأثیر این پارامترها بر روی عملکرد سیستم و اتلاف اگزرژی سیستم بررسی شد. بهینه سازی توابع هدف با روش نلدر-مید انجام شد. از بهینه سازی تک هدفه نتیجه شد که بهترین نرخ بازده اگزرژی سیستم 31/7 درصد و نرخ هزینه سیستم 48/27 دلار بر ساعت در حالت بهینه است. از تحلیل حساسیت نتیجه شد که افزایش پارامترهای مساحت کلکتور، شدت تابش خورشیدی و دمای ورودی به توربین تأثیر مثبتی را بر روی عملکرد سیستم داشته­ است و افزایش پارامتر نرخ دبی جرمی کلکتور خورشیدی تأثیر منفی بر روی عملکرد سیستم گذاشته­ است. همچنین از تحلیل اتلاف اگزرژی سیستم نتیجه شد که افزایش شدت تابش خورشیدی، مساحت کلکتور و همچنین نرخ دبی جرمی کلکتور باعث افزایش اتلاف اگزرژی کلی سیستم می ­شوند ولی افزایش دمای ورودی به توربین، باعث کاهش اتلاف اگزرژی سیستم می شود.

کاهش هزینه های شبکه و افزایش درآمد، یکی از اهداف مهم اپراتورهای شبکه می باشد. در این مقاله، مسأله جایابی و تعیین اندازه ذخیره سازهای انرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. جایابی در جهت بیشینه کردن سود به دست آمده از تأسیس واحدهای تولید پراکنده و بهره برداری از ذخیره سازها انجام می پذیرد. مؤلفه های تشکیل دهنده تابع هدف مسأله جایابی شامل سود به دست آمده از بهره برداری واحد تولید پراکنده، سود به دست آمده از کاهش تلفات توان شبکه، هزینه نصب ذخیره ساز انرژی و سود به دست آمده از کاهش انرژی خریداری شده از شبکه بالادست می باشد. مدل به کار رفته به منظور جایابی، مبتنی بر رفتار احتمالاتی تابش خورشید، مصرف کننده های انرژی و اپراتورهای بازار برق است. به منظور مدل سازی طبیعت تصادفی توان خروجی نیروگاه های خورشیدی از تابع چگالی احتمال و برای مدل سازی بار و قیمت برق از روش سناریوبندی استفاده شده و شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار Matlab صورت گرفته است. در این مقاله، بالابردن قابلیت شبکه با بهره برداری از واحدهای تولید پراکنده و ذخیره سازهای انرژی مسأله اصلی است.

با توجه به نفوذ بالای منابع انرژی تجدیدپذیر و تاثیر مستقیم بر روی توان شبکه، مسئله مدیریت انرژی بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. سیستم تبدیل توان به گاز سبب می شود که برق مازاد تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر موجود در شبکه به گاز تبدیل و به شبکه گاز فروخته شود، در همین راستا نیز منابع تولیدپراکنده گازسوز و سیستم های توان به گاز سبب تعامل دو شبکه برق و گاز خواهد شد، بنابراین مدیریت انرژی و کسب سود با در نظر گرفتن این دو شبکه به عنوان بهینه سازی مشترک سیستم های انرژی یکپارچه، موضوعی است که از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) تصادفی مبتنی بر سناریو به منظور بهینه سازی سیستم یکپارچه برق و گاز طبیعی با در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده گازسوز، سیستم های توان به گاز، سیستم های ذخیره سازی انرژی و خودروهای برقی با هدف کاهش هزینه خرید انرژی و قطع توان منابع انرژی تجدیدپذیر ارائه شده است. شبکه توزیع برق 33 شینه و شبکه گاز طبیعی 7 گرهی برای تحلیل مدل پیشنهادی در نظر گرفته شده و مدل پیشنهادی با استفاده از حل کننده قدرتمند گروبی با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف حل شده است. نتایج سناریوهای مختلف کارایی مدل پیشنهادی را نشان می دهد.

در این مقاله، هماهنگی حفاظتی بهینه مقید به پایداری سیستم به صورت مسیله تصادفی در ریزشبکه با مدهای عملکردی اتصال به شبکه و جزیره ای متشکل از منابع انرژی تجدیدپذیر و سیستم های ذخیره ساز انرژی بیان می شود. این مسیله برای تنظیم بهینه رله های اضافه جریان تنظیم دوگانی و انتخاب اندازه راکتانس محدودکننده جریان خطا، کمینه سازی زمان عملکرد کل رله ها در مدهای حفاظتی اولیه و پشتیبان را بر عهده دارد. همچنین مقید به محدودیت های فاصله زمانی هماهنگی، پارامترهای تنظیم رله ها، اندازه محدودکننده جریان خطا و پایداری ریزشبکه در شرایط خطا می باشد. ریزشبکه ها عموما دارای منابع تجدیدپذیر و ذخیره ساز انرژی هستند، پس طرح حفاظتی پیشنهادی نیاز به بهره برداری روزانه ریزشبکه با مدل تصادفی به منظور محاسبه متغیرهای شبکه قبل از رخداد خطا دارد. لذا مسیله مذکور، کمینه سازی هزینه های بهره برداری و ریزش بار ریزشبکه مقید به معادلات پخش توان بهینه آن در حضور منابع مختلف با فرض عدم قطعیت های بار و تولید را بر عهده دارد. بنابراین، اعمال طرح پیشنهادی بر روی ریزشبکه های 9 و 32 باس، حل آن با الگوریتم جست وجوی کلاغ و با انتخاب اندازه بهینه برای منابع تجدیدپذیر و ذخیره ساز انرژی متناسب با شاخص های بهره برداری و هماهنگی حفاظتی، می توان راه حل حفاظتی سریع مقید به پایداری سیستم در شرایط خطا را به دست آورد.