فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال هفتم شماره 1 (پیاپی 23، بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/03/03
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سام خسروی، محمدرضا عمارتی، روح الله فدایی نژاد، فرشید کی نیا صفحه 2
    امروزه گسترش بکارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر به ویژه باد در تولید انرژی الکتریکی، موجب افزایش احتمال عدم تعادل بین میزان تولید و مقدار مصرف انرژی الکتریکی گردیده است. لذا تخمین دقیق میزان ذخیره مورد نیاز مزارع بادی و کاهش هزینه تامین آن در سیستم های قدرت با نفوذ بالای انرژی باد، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این مقاله با بکارگیری یک شیوه احتمالاتی، میزان ذخیره مورد نیاز یک مزرعه بادی تخمین زده شده است. ذخیره مورد نیاز مزرعه بادی به دو دسته تقسیم شده است، که توسط منابع ذخیره پاسخ سریع و منابع ذخیره پاسخ آهسته تامین می گردد، در واقع هدف از این تقسیم بندی کاهش هزینه تامین ذخیره از طریق کاهش استفاده از منابع ذخیره پاسخ سریع است که در مقایسه با منابع ذخیره پاسخ آهسته گران تر هستند. پیش بینی سرعت باد توسط و روش [1]ARIMA و روش شبکه عصبی مصنوعی[2] ، با استفاده از داده های واقعی اندازه گیری شده مربوط به یک مزرعه بادی نمونه در ایالت پنسیلوانیا انجام شده است. در این مطالعه، با بکارگیری شبکه عصبی مصنوعی که یک روش مبتنی بر هوش مصنوعی است و نسبت به روش آماری و مرسوم ARIMA، از دقت بالاتری برخوردار می باشد، میزان ذخیره مورد نیاز مزرعه بادی و هزینه تامین این رزرو نیز کاهش خواهد یافت.
    1. Autoregressive Integrated Moving Average
    2. Artificial Neural Network
    کلیدواژگان: پیش بینی سرعت باد، رزرو، عدم قطعیت تولید انرژی باد، مزرعه بادی، هزینه تامین رزرو
  • محمدرضا بنایی، حسین اژدر فائقی صفحه 14
    در این مقاله یک مبدل dc-dc جدید غیر ایزوله با ضریب بهره بالا و تنش ولتاژ پایین در دو سر کلید فعال برای کاربرد در مبدلهای فتو ولتائیک پیشنهاد می شود. ساختار مبدل پیشنهادی ساده بوده و در ساختار آن تنها یک کلید فعال به کار رفته است به همین دلیل تلفات هدایتی کلید پائین می باشد. بهره ولتاژ مبدل پیشنهادی در مقایسه با مبدل افزاینده مرسوم بالاتر بوده که موجب می شود در ناحیه وسیع تری کار کند. مبدل دارای تنش ولتاژ پائین در دو سر کلیدهای قدرت و دیودها می باشد. تنش ولتاژ کاهش یافته در دو سر کلید قدرت امکان استفاده از کلید با تلفات هدایتی پائین را می دهد. این مبدل در دو رژیم هدایت پیوسته و ناپیوسته می تواند کار کند. در این مقاله ضمن ارائه مدهای کاری مختلف مبدل پیشنهادی در دو رژیم هدایت به محاسبات مربوط به بهره، جریان های عبوری از عناصر و بازده پرداخته می شود. برای اثبات درستی محاسبات و عملکرد صحیح مبدل پیشنهادی نتایج شبیه سازی در محیط نرم افزار PSCADارائه می شود.
    کلیدواژگان: مبدلdc، dc، افزاینده مرسوم، ضریب بهره بالا
  • مریم مساح بیدگلی، محسن محسن نیا، نگین معنوی زاده صفحه 30
    در این مقاله، دیود نورگسیل پلیمری (PLED) با پیکربندی glass/ITO/GO-COOH/MEH-PPV/Al ساخته شد. ابتدا لایه ی نازک ایندیوم قلع اکسید (ITO) بر روی زیرلایه های شیشه ای به روش کندوپاش فرکانس رادیویی (RF) لایه نشانی و سپس تاثیر گرافن اکسید کربوکسیله ی (GO-COOH) سنتزی به عنوان لایه ی تزریق کننده ی حفره (HIL) بر روی عملکرد PLEDساخته شده با پلی (2- متوکسی- 5- (ʹ2- اتیل هگزیلوکسی)-1، 4- فنیلن وینیلن) (MEH-PPV) مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین، خواص الکتریکی و نوری الکترود شفاف ITO اندازه گیری شد. در نهایت، عملکرد دیود ساخته شده بررسی و با PLED ساخته شده با پلی (3، 4- اتیلن دی اکسی تیوفن): پلی (استایرن سولفونات) (PEDOT:PSS) به عنوان HIL مورد مقایسه قرار گرفت. به منظور تخمین ارتفاع سد پتانسیل تزریق حفره ی (j) PLEDs ساخته شده، از مدل تونل زنی فاولر- نوردهایم (FN) استفاده شد. نتایج نشان می دهد که GO-COOH تزریق حفره در داخل ساختار PLED را بهبود داده و سبب کاهش ولتاژ روشن شدن قطعه می شود. بنابراین، GO-COOH می تواند به عنوان یک HIL مناسب در PLEDs و هم چنین سایر افزاره های میکرو و نانو الکترونیکی استفاده شود.
    کلیدواژگان: ایندیوم قلع اکسید، کندوپاش فرکانس رادیویی، گرافن اکسید کربوکسیله، لایه ی تزریق کننده ی حفره، دیود نورگسیل پلیمری
  • محمد علی بهشتی نیا، سید امیر محمد خطیبی صفحه 36
    یکی از مهم ترین مباحث در بخش حمل و نقل مصرف سوخت می باشد. با توجه به یارانه ای بودن سوخت در کشور، هم به صرف دولت و هم به صرف بخش خصوصی است که مصرف سوخت در حمل و نقل کاهش یابد. یکی از مهم ترین حوزه هایی که بحث سوخت اهمیت دارد، حوزه صنعت است که کاهش مصرف سوخت در این حوزه، علاوه بر مزایای دیگر موجب کاهش هزینه تمام شده محصولات نهایی و درنتیجه رقابتی شدن آن ها می شود. از سوی دیگر تمرکز بر روی کاهش مصرف سوخت ممکن است منجر به اختلال در زمان بندی تولید و حمل ونقل شود. مقاله حاضر با مطرح کردن مدلی جهت کاهش مصرف سوخت در تولید محصولات نهایی، هم زمان بحث زمانبندی تولید و حمل ونقل را موردنظر قرار می دهد. مدل پیشنهادی مولفه هایی چون تمرکز در تصمیم گیری جامع در امر تولید توسط تامین کنندگان، حمل ونقل اشتراکی و یکپارچگی زمان بندی تولید و حمل ونقل را موردنظر قرار می دهد. به منظور بررسی کارایی مدل پیشنهادی مدل پیشنهادی با دو مدل رایج در بخش تولید مقایسه شده است. به منظور جامع بودن نتیجه حاصله از این تحقیق، مقایسات روی تعداد زیاد و طیف متنوعی از مسائل صورت پذیرفته است. نتایج حاصله نشان از برتری مدل پیشنهادی نسبت به مدل های رایج در بخش تولید و حمل ونقل می باشد.
    کلیدواژگان: مصرف سوخت، هزینه تمام شده، برنامه ریزی حمل ونقل، زمانبندی، زنجیره تامین
  • سید عبدالمهدی هاشمی، مهندس امیرحسین حسن زاده نجاری، مهندس سید محمد طباطبایی صفحه 48
    با توجه به لزوم دست یابی به فن آوری تولید داخلی پمپ حرارتی به عنوان یک گام مهم در توسعه سیستم های زمین گرمایی، ضمن تدوین دانش فنی طراحی و ساخت یک نمونه پمپ حرارتی‏ عملکرد این پمپ در شرایط کاری مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه مورد نظر از نوع آب به آب و تک فصلی می باشد که بیش ترین تقاضا را برای تامین گرمایش زمستانی ساختمان ها داراست. بدین منظور، ابتدا انواع نمونه های تجاری پمپ های حرارتی متداول بررسی شده و با انتخاب یک نمونه پرفروش، ضمن دمونتاژ و بررسی اجزای آن برای نمونه سازی بومی، تحلیل های ترمودینامیکی، انتقال حرارتی و هیدرولیکی روی آن انجام شده است. سپس با در نظر گرفتن امکانات و قابلیت های بومی در تهیه اجزای نمونه پمپ حرارتی، نسبت به طراحی و ساخت یک نمونه با قابلیت کارکرد مطلوب و مصرف انرژی پایین، اقدام شده است. در ادامه نمونه ساخته شده، طبق استانداردهای معتبر مورد آزمون قرار گرفته و رفتار حرارتی و ضریب عملکرد نمونه ساخته شده، بررسی شده است. نتایج آزمون نشان دهنده عملکرد مطلوب پمپ حرارتی در محدوده دمایی 45-30 در خروجی کندانسور می باشد. در نهایت با نصب آن در یک ساختمان نمونه، عملکرد دستگاه در شرایط کارکرد واقعی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این ارزیابی، ضریب عملکرد پمپ حرارتی با توجه به تغییر دمای خروجی آب خروجی از کندانسور، بین 4 تا 7 تغییر می کند.
    کلیدواژگان: پمپ حرارتی، زمین گرمایی، طراحی و ساخت، تحلیل ترمودینامیکی
  • علی سوهانی، میترا ذبیحی گیوی، محمدحسین مرادی، حسین صیادی صفحه 60
    یک سیستم سرمایش با پد تبخیری سلولوزی در نظر گرفته شده و با استفاده از روش رگرسیون گام به گام مدل هایی ساده و با دقت بالا برای پیش بینی دمای هوای خروجی و افت فشار ایجاد شده توسط پد ارائه گردیده است. پس از اطمینان از صحت مدل های به دست آمده، با بهره گیری از آن ها تاثیر تغییرات عوامل موثر بر مقدار آب و انرژی برق مصرفی یک سیستم فراهم کننده حجم معینی هوای تامین کننده شرایط آسایش حرارتی بررسی شده است. همچنین تاثیر این عوامل بر روی مجموع هزینه های ناشی از مصرف این دو منبع، برای کشورهای ایران و آمریکا که به ترتیب به عنوان نمونه ای از کشورهای با نسبت بهای واحد آب به برق پایین و بالا هستند، مورد مطالعه قرار گرفته است. طبق نتایج، مجموع هزینه های مصرف منابع مستقل از دمای هوای ورودی و مقدار مناسب برای ضخامت پد، سطح ویژه آن و زاویه a برای هر دو کشور حداقل مقدار آن ها (به ترتیب 05/0 متر، 350 متر مربع بر متر مکعب و 45 درجه در شرایط مورد بررسی) می باشد. به علاوه از حدود سطح ویژه ای که نسبت بهای واحد آب به برق مصرفی آن را تعیین می نماید، آهنگ افزایش مجموع هزینه های منابع مصرفی شدت می یابد که این مقدار برای آمریکا 405 و برای ایران 435 متر مربع بر متر مکعب است.
    کلیدواژگان: سیستم سرمایش با پد تبخیری سلولوزی، مصرف آب، مصرف برق، هزینه های مصرف منابع، رگرسیون گام به گام
|
  • Page 2
    Nowadays, increasing the renewable energy applications in power system, especially wind power, has caused higher imbalance probability between generation and demand. Therefore, an accurate estimateion of wind farm reserve requirements and the reserve cost reduction in power systems with high wind power penetration is very important. In this paper, the reserve requirements of a wind farm is estimated by using a probabilistic approach. Reserve requirements of wind farm are divided into two categories provided by fast-responsive and slow-responsive resources. Indeed the purpose of this division is decreasing the cost of reserve provision by reducing the use of fast-responsive resources that is more expensive in comparison with slow-responsive resources. Wind speed prediction has been done by the ANN (Artificial Neural Network) and ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average), with using real measured data on a wind farm in the state of Pennsylvania. In this study, the Reserve requirements of wind farms and the cost of provision of reserve requirements will be reduced by using artificial neural networks that is a method based on artificial intelligence and is more accurate than statistical and traditional method ARIMA.
    Keywords: Wind Speeds Predictions, Reserve, Uncertainty of Wind Energy, Wind Farm, Cost of Provision of Reserves
  • Page 14
    In this paper, a new non-isolated transformerless high step up dc-dc converter with low voltage stress on the active switch for photo voltaic converters is proposed. The converter topology is simple, which in its structure only one active switch is used. It makes reducing the switching power loss. The voltage gain of the proposed converter is higher than the conventional boost converter and the proposed converter works in wide rang than conventional converters. Proposed converter has low voltage stress on the power switches and diodes. The reduced voltage stress across the power switch enables the use of a lower conduction loss of switch. The proposed converter can be operated in the continuous conduction mode (CCM) and the discontinuous conduction mode (DCM). In this paper, different operation modes of the proposed converter, calculation of the voltage gain, the currents that flow through the components, efficiency and capacitors voltage ripple are presented. To verify the operation of the proposed converter, simulation results via PSCAD software are provided.
    Keywords: Dc-dc converter, Conventional converter, High voltage gain
  • Page 30
    In this work, polymer light-emitting diode (PLED) with configuration of glass/ITO/GO-COOH/MEH-PPV/Al was fabricated. At first, indium tin oxide (ITO) thin film was deposited on glass substrates by radio frequency (RF) sputtering and the influence of synthetic carboxylated graphene oxide (GO-COOH) as the hole-injection layer (HIL) on the performance of the PLED made from poly [2-methoxy-5- (2’-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene vinylene] (MEH-PPV) was investigated. In addition, electrical and optical properties of ITO transparent electrode were measured. Finally, the device performance was investigated and compared with PLED fabricated with poly (3,4ethylenedioxythiophene): poly (p-styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) as HIL. The Fowler-Nordheim (FN) tunneling model was used to estimate the hole injection barrier height (j) of the fabricated PLEDs. According to the obtained results, the GO-COOH layer improved the hole-injection within the PLED structure, resulting in the reduction of the turn-on voltage of the fabricated devices. As a result, it can be concluded that the GO-COOH can be used as a convenient HIL in PLEDs as well as other micro or nano electronic devices.
    Keywords: Indium tin oxide, Radio frequency sputtering, Carboxylated graphene oxide, Hole injection layer, Polymer light emitting diode
  • Dr. Mohammad Ali Beheshtinia, Seyed Amir Mohammad Khatibi Page 36
    Fuel consumption is one of the main contemporary issues in transportation sector. Because the fuel is subsidized in Iran, reducing fuel consumption has benefits for both the government and private sector. One of the most important areas of fuel consumption is the industry scope. In this area, reducing fuel consumption has important benefits such as reducing the total costs of finished products and increasing its competitiveness capability. One the other hand, focusing on the reduction of fuel consumption, could make disruptions in transportation of production scheduling. The present study introduces a model for reducing fuel consumption in manufacturing of finished goods, considering production and transportation scheduling. The proposed model consist of components such as comprehensive decision-making in suppliers production scheduling, shared transportation and integration of production and transportation scheduling. In order to evaluate the effectiveness of the proposed model, it is compared with two conventional models in the manufacturing sector. To achieve a comprehensive result, comparisons have been made on a wide range of different cases. The Results show that the proposed model is superior and better than the current models in production and transportation scheduling.
    Keywords: Fuel consumption, Finished cost, Transportation planning, Scheduling, Supply chain
  • Page 48
    Due to the necessity to achievement of heat pump manufacturing technology as an important step in the development of geothermal systems, a heat pump is designed, manufactured and analyzed in different operating conditions. The heat pump is water to water type which is extensively used for heating buildings in winter. A sample of a heat pump from a famous manufacturer is selected to dissemble and thermodynamic, heat transfer and hydraulic analysis has been done on it. By considering the indigenous capabilities in preparing components, the heat pump is designed and manufactured build a sample with a favorable performance and low power consumption. Then, the sample was tested according to valid standards and the coefficient of performance and thermal behavior of the heat pump was investigated. Test results show a favorable performance of heat pump when the condenser outlet temperature is in the range of 30-45 ̊C. Finally, the heat pump is installed in a building and its performance is evaluated in real operating conditions. In this assessment, the COP of heat pumps changes between 4 and 7 via temperature of the output water of the condenser.
    Keywords: Heat pump, Geothermal, Design, manufacturing, Thermodynamic analysis
  • Ali Sohani, Mitra Zabihi Givi, Mohammad Hossein Moradi, Hoseyn Sayyaadi Page 60
    Stepwise regression method (SRM) was employed in order to develop simple and accurate models for prediction of supply air temperature and pad’s pressure drop of a cellulose evaporative cooling pad system. After validation of the obtained models, influence of variation of effective performance parameters on water and electricity consumption of a cooler which supplied a specific volume of cooled air providing thermal comfort conditions was studied. Furthermore effects of variation of these parameters on resources consumptions costs (RCC) for Iran and the USA as countries in which water to electricity price ratios are low and high respectively were investigated. The results showed that RCC does not depend on the inlet air temperature variation. Additionally in low water to electricity tariffs ratio countries such as Iran, the inlet air relative humidity doesn’t have any effects on RCC too. Moreover for these two countries the best values of pad thickness, pad specific area and ‘a’ incidence angle are the minimum of them by which thermal comfort condition can be met (0.05 m, 350 m2.m-3 and 45 degrees for the investigated case). In addition, there is a threshold specific contact area in which RCC starts to increase dramatically. The values of this threshold that is dependent on the water to electricity tariffs ratio for Iran and the USA are 405 and 435 m2.m-3 respectively.
    Keywords: cellulose evaporative cooling pad system, Water consumption, Electricity consumption, Resources consumption costs, Stepwise regression