فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال پنجم شماره 3 (پیاپی 17، پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/10/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • توحید رحیمی *، کاظم زارع صفحات 2-13
    دراین مقاله روش های ترکیبی جدیدی جهت تقسیم عادلانه تر هزینه های ثابت شبکه های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده برای شبکه های شعاعی ارائه شده است. تخصیص هزینه های ثابت به روش MW-mile مبتنی بر میزان مصرف در پیک مصرف شبکه یا بر اساس متوسط توان مصرفی، ناعادلانه می باشدف لذا روش های عادلانه تر تخصیص هزینه های ثابت بایستی مطرح شود. ویژگی ناعادلانه بودن قیمت گذاری با توجه به پروفایل توان مصرفی بارهای شبکه نشان داده شده است. منابع تولید پراکنده (DG) منافع زیادی برای شبکه توزیع دارند و پاداش ثابتی طبق روش MW-mile دریافت می نمایند. ولی نباید از تخصیص عادلانه تر هزینه پاداشی DG در بین بارها غافل بود. استفاده از تاثیر DG در کاهش هزینه پرداختی تلفات توسط بارها برای حل این مساله، مناسب به نظر می رسد. لذا در این مقاله بر پایه بحث صورت گرفته، روش جدیدی ارائه شده و بر روی یک شبکه 8 باسه شعاعی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: شبکه های توزیع، هزینه ثابت، روش های عادلانه تر، منابع تولید پراکنده
  • مهرداد محمودیان *، احمد غلامی، محسن گیتی زاده صفحات 14-29
    احداث مزارع بادی در مناطقی با عدد ایزوکرونیک بالا، زیاد بودن ارتفاع برج، شدت گرفتن میدان الکتریکی ناشی از تیز بودن نوک پره ها و تماس احتمالی پره ها با ابر های مجاور، اهمیت بررسی اضافه ولتاژ فرکانس بالای ناشی از صاعقه به مزارع بادی را روشن تر می سازد. به علاوه سیستم زمین توربین بادی باید طوری طراحی شود تا علاوه بر دست یابی به مشخصات امپدانسی با مقادیر حالت ماندگار استاندارد، جریان صاعقه را به طور موثر به درون زمین تخلیه کند. توجه به این نکات و همچنین بهره برداری از آن دسته از مزارع بادی که با پیکربندی های متنوع و متناسب با محل نصب احداث می گردند، سبب می شود که مطالعه و ارزیابی اضافه ولتاژ صاعقه در مزارع بادی به صورت جامع اهمیت زیادی پیدا کند. در این مقاله، در شبیه سازی سیستم زمین پدیده ی یونیزاسیون خاک و رفتار فرکانس بالای الکترودهای آن مد نظر قرار گرفته است تا بتوان از آن به عنوان یک پتانسیل مرجع برای سنجش ولتاژ تمام نقاط استفاده نمود. سپس از روش برازش برداری برای مدل سازی سیستم زمین بهره گرفته شده است. لذا از آنجایی که استفاده از روش محاسباتی دقیق تر نتایجی با قابلیت اعتماد بیشتر را در اختیار بهره برداران قرار می دهد، در این مقاله به بررسی اضافه ولتاژ در یک مزرعه بادی با دوازده توربین دو مگاواتی با پیکربندی های متفاوت، با استفاده از نرم افزار تخصصی EMTP پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: توربین بادی، حالات گذرای الکترومغناطیسی، سیستم زمین، روش برازش برداری، مزارع بادی
  • ملیحه خلیلی، محمد عابدی *، حسین سالار آملی، سید احمد مظفری صفحات 30-35
    در این تحقیق پلیمرهای زیستی کیتوسان و کربوکسی متیلسلولز به عنوان عامل ژل کننده الکترولیت در ساخت سلول خورشیدی حساس شده با رنگ مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور بررسی اثر این دو پلیمر بر عملکرد سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ، مقادیر یکسانی از این دو پلیمر به طور مجزا به الکترولیت های مایع که هر دو شامل غلظت یکسانی از زوج اکسایش – کاهش I-/I3- بودند، اضافه گردید. مطالعه طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی و نتایج اندازهگیری های فتوولتائی سلولها نشان داد که بازده دریافتی از سلول خورشیدی حاوی کربوکسی متیل سلولز بیشتر از سلول حاوی کیتوسان بود.
    کلیدواژگان: سلول خورشیدی حساس شده با رنگ، کیتوسان، کربوکسی متیل سلولز، الکترولیت ژلی
  • حسنعلی ازگلی *، حمید یزدانی صفحات 36-49
    مقاله حاضر، روشی نوین در طراحی، مدلسازی و ارزیابی باتری های اکسایشی-کاهشی جریانی وانادیومی با غشاء پلیمری ارائه نموده است. باتری های جریانی وانادیومی به عنوان یکی از فناوری های پیشرفته در سیستمهای ذخیره سازی انرژی مطرح شده اند. این تحقیق، مبتنی بر مدلسازی عملکرد یک سلول باتری در شرایط گذرا می باشد. مدل وابسته به زمان پیشنهادی، بر مبنای روابط جامع الکتروشیمیایی، مکانیک سیالاتی و مدار الکتریکی مفهومی معادل به همراه در نظر گرفتن فرضیات منطقی، محدودیت ها و شرایط مرزی متناسب، توسعه یافته است. نتایج مدلسازی، رفتار متغیرهایی چون غلظت حالت های متفاوت اکسیدی وانادیوم، نرخ تغییرات حالت شارژ و ولتاژ تولیدی سلول باتری را در زمان کارکرد باتری بیان می کند. از سوی دیگر، تحلیل پارامتریک صورت گرفته بر روی متغیرهای باتری، نشان دهنده اثر قابل توجه تغییر دما و غلظت اولیه محلول الکترولیت بر ولتاژ خروجی بوده است.
    کلیدواژگان: باتری جریانی وانادیومی، مدل وابسته به زمان، غلظت، الکترود متخلخل، محلول الکترولیت
  • روح الله احمدی *، محمدحسن سعیدی صفحات 50-59
    رادیاتورها از جمله وسایل رایج در گرمایش فضاهای خانگی و اداری محسوب می شوند و ارتباط تنگاتنگ با بخش انرژی دارند. در یک رادیاتور، انتقال حرارت با افزایش جریان هوا در امتداد سطوح گرم و با افزایش اختلاف دمای هوا و سطح حرارتی افزایش می یابد. ابتدا، تحلیل عددی پدیده انتقال حرارت جابجایی آزاد به کمک نرم افزار تجاری فلوئنت جهت یافتن طرح بهینه از یک رادیاتور آلومینیومی صورت گرفت و سپس به منظور ارزیابی حرارتی آن از استاندارد ملی ایران به شماره 4022 در تطابق با استاندارد جهانی ایزو 3148 به عنوان مرجع آزمون تجربی بهره گرفته شد. مطابق با این استاندارد اتاق آزمون شامل دو اتاقک تودرتو است: اتاقک داخلی و محفظه خارجی؛ در اتاقک داخلی رادیاتور قرار می گیرد و محفظه خارجی توسط هوای سرد قابل خنک شدن است. در این تحقیق، سه تست در دماهای مختلف متوسط آب گرم ورودی و خروجی رادیاتور برابر با 5±80، 5±65 و 5±50 درجه سلسیوس، جهت یافتن رابطه تجربی ظرفیت حرارتی رادیاتور صورت گرفت. در کلیه تست ها، دمای متوسط اتاق بوسیله 20 حسگر دمای جانمایی شده در محیط اتاق آزمون، در محدوده بین 19 تا 21 درجه سلسیوس نگه داشته شد. مقایسه نتایج تجربی با تحلیل عددی ظرفیت حرارتی رادیاتور توافق خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: رادیاتور خانگی، انتقال حرارت جابجایی آزاد، بررسی تجربی، شبیه سازی عددی
  • کورش گودرزی *، آقای مرتضی بحرانی، آقای هاشم هوشیار صفحات 60-69
    در این مقاله فرایند تولید شمش فولاد متعلق به کارخانه فولاد بویر صنعت یاسوج که خود شامل سه مرحله ی فرایند ذوب در یک کوره ی القایی، پیش گرمایش و ریخته گری مداوم می باشد مورد تحلیل انرژی و اکسرژی قرار گرفته است. پس از موازنه ی انرژی و اکسرژی هر سه مرحله به صورت جداگانه، مقادیر انرژی های منتقل شده از طرق گوناگون و سهم هر یک، اکسرژی های اتلافی و سهم هر یک و نیز راندمان های انرژی و اکسرژی هر مرحله محاسبه، و در نهایت فرایند کلی مورد تحلیل و بررسی قرار داده شد. با بررسی نتایج راهکار هایی از جمله پیش گرمایش مواد ورودی به کوره القایی، طراحی درپوش برای آن، افزایش مقادیر مواد تزریق شده به کوره که سهم عمده ای در واکنش های گرمازا دارند از جمله کک و فرومنگنز و طراحی درپوش برای فرایند پیش گرمایش پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: کارخانه تولید فولاد، کوره ی القایی، راندمان انرژی و اکسرژی
|
  • Tohid Rahimi*, Kazem Zare Pages 2-13
    In this paper, the combined and new methods in distribution network with distributed generation are introduced to allocate fixed cost fairly that is applicable for radial network. Allocation of fixed cost based MW-mile is not fairer method. Fixed cost allocated based on average or peak consumed power using MW-mile that is not fairer method. It is essential to a new method introduced. Unfair pricing under a power profile conditions is shown. Distributed generation (DG) resources can provide benefits to distribution and transmission networks and receive a reward charge. Allocation of DG reward must be fairly. Allocation of DG reward can be based on power loss reduction of loads therefore a new method is introduced and tested on 8-bus distribution network.
    Keywords: Distribution network, fixed cost, fairer method, Distributed generation (DG)
  • Pages 14-29
    This paper is treated with major risks applied by lightning strikes to wind farms. The risks illustrated in this research include overvoltage caused by direct and indirect effects of lightning strikes on any components of wind farm. As demands for electrical energy throughout our world is increased more and more nowadays, wind power plants are extended in every possible locations correspondingly with high isochronic level. So it’s why lightning strikes have come to be important to study. Also as wind farms grow rapidly throughout the world, the grounding system and ground impedance of wind turbine towers under transients have got more important. As a matter of fact, an exact model to testify dynamic properties of grounding system should represent nonlinear effects of soil ionization and be frequency dependent. Some new researches conducted in this issue, all are based circuit theory which does not allow for accurate analysis of aforementioned behaviors. This paper has come to express a new approach to model any grounding system only by few RLC branches in wide frequency range. A new model and some simple formula that is recommended in this work, represent all effects of transient phenomena of lightning strikes and all analysis have got more easier than other approach. By using this method, there’s no difference between those grounding system buried in cylindrical soils or conical one, multi-layer oil or not, humid soil or not and so on, they all are available for transient analysis. Then the outputs of antenna theory and recommended method are compared and finally the RLC branches are implemented in EMTP and get analyzed. So it’s possible to evaluate power systems under lightning strikes with presence of wind farms. Although previous researchers have analyzed some harmful overvoltages created by lightning strikes, but only few of them have reached reasonable outputs. To evaluate some appropriate results, a technical package of simulation must hire first. In this paper some new models of wind farm components such as wind turbine with an interconnecting transformer, different configurations of wind farms, real grounding system with soil ionization based on traveling waves are implemented in Electro-Magnetic Transient Program (EMTP) and some practical case studies are illustrated, too. Due to the complexity of the abovementioned effects, from Electromagnetics point of view, some perfect analysis of overvoltage in wind farms with different configurations is required. Finally the simulations are conducted by RV version of EMTP and evaluated.
    Keywords: Electromagnetic Transient Analysis, EMTP, Grounding System, Vector Fitting Method, Wind farm
  • Malihe Khalili, Dr Mohammad Abedi *, Dr Hossein Salar Amoli, Dr Seyed Ahmad Mozaffari Pages 30-35
    In this work, chitosan and carboxy methyl cellulose biopolymers were used as gelling agents in composition of electrolyte of dye sensitized solar cells. The effect of both biopolymers on performance of dye sensitized solar cell were investigated by adding the same amounts of two biopolymers to the liquid electrolytes composed of ox/red couple of I-/I3- with similar concentrations. The electrochemical Impedance spectroscopic studies and photovoltaic measurements showed the cell composed of carboxy methyl cellulose as gelling agent had more efficiency than the chitosan cell.
    Keywords: Dye sensitized solar cell, Chitosan, Carboxy methyl cellulose, Gel electrolyte
  • Dr. Hassan Ali Ozgoli*, Dr. Hamid Yazdani Pages 36-49
    The mentioned paper provides a new approach in the design, modeling and evaluation of vanadium redox flow batteries with polymer membrane. Vanadium redox flow batteries have been proposed as one of the advanced technologies in energy storage systems. This study is based on transient conditions of performance modeling of a battery cell. The proposed time-dependent model has developed based on comprehensive electrochemical, mechanical, fluid and electrical circuit relations along with the concept of taking reasonable assumptions, constraints and appropriate boundary conditions. The results of modeling explain the behavior of different variables such as the concentration of vanadium oxides, the rate of state of change and produced voltage in the battery operating time. On the other hand, the performed parametric study on battery variables represents a significant effect on temperature and initial concentration of the electrolyte solution on the output voltage.
    Keywords: Vanadium Redox flow Battery, Transient model, Concentration, Porous electrode, Electrolyte solution
  • Dr. Rouhollah Ahmadi*, Mohammad Hassan Saeidi Pages 50-59
    Radiators are common devices for heating of home and office spaces and have a close relationship with the energy sector. In a radiator, heat transfer is increased with increasing of air flow rate along heated surface as well as temperature difference between bulk air and heated surface. First, in order to find the optimum design of an Aluminum radiator numerical analysis of free convection heat transfer using commercial software Fluent was performed and then to thermal evaluation of it the Iranian national standard 4022 which is accordance with international standard ISO 3148 is used as reference experiment. In according to the standard, the test room includes a double room: interior and exterior chamber. The radiator is placed inside the chamber and the exterior chamber is cooled using cooled air. Here, three sets of experimental test are performed at different average of inlet and outlet water temperature of 80 ± 5, 65 ± 5 and 50 ± 5 °C. The average temperature of the interior testing room is controlled by 20 thermocouples mounted in the test room to be maintained in the range of 19 to 21 °C. Experimental results of the radiator heat rate were compared with numerical analysis and good consistency between results was found.
    Keywords: Household radiator, Free convection heat transfer, Experimental Investigation, Numerical Simulation
  • Pages 60-69
    In this study, Exergy and energy analysis of processes of the steel production in Bouyersanat steel industry that contains three stages, melting in induction furnace, preheating and continuous casting is carried out. After doing exergy and energy balance of three stages separately, amount of energy transferred with different way and their shares, exergy losses for each stage and their shares and energy and exergy efficiency are calculated, and finally the overall process has been evaluated. By discussion of the results solutions among preheating of input materials to EIF, Increasing of amount of deoxidization materials like Coke and High carbon ferro manganese, and drafting a proper lid for preheating process are suggested.
    Keywords: Steel Production Company, Induction Furnace, Energy, Exergy Efficiency