به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « wind farm » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »

  • حمید جباری، اردلان شفیعی غازانی*، فرخنده جباری

    این مقاله یک رویکرد جدید برای پیش بینی کوتاه مدت توان تولیدی مزارع بادی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی تحت زبان برنامه نویسی پایتون ارائه می دهد. در این روش شرایط آب و هوایی مانند سرعت باد، جهت باد، دما و فشار هوا به عنوان ویژگی های کلیدی تاثیرگذار بر توان تولیدی مزرعه بادی انتخاب می شوند. برای دستیابی به یک تخمین نسبتا دقیق، جذر میانگین مربعات خطای مقادیر پیش بینی شده محاسبه و به عنوان تابع هدف کمینه می شود. سرعت و دقت الگوریتم پیشنهادی با انجام مطالعه موردی بر روی یک مزرعه بادی واقع در منجیل ارزیابی شده است. توان تولیدی نیروگاه بادی برای افق زمانی یک هفته و به صورت ساعت به ساعت با استفاده از سرعت باد، جهت باد، دما و فشار هوا در طول 8592 ساعت (کل ساعات یک سال - ساعات یک هفته) پیش بینی می شود. جذر میانگین مربعات خطا، بیشترین درصد خطای نسبی، وضوح زمانی پیش بینی ها و مدت زمان اجرای محاسبات توسط الگوریتم پیشنهادی با سایر الگوریتم های منتشر شده در سالهای اخیر مقایسه می شود که نشان دهنده اثربخشی و دقت بالای نتایج حاصل در یک زمان محاسباتی کوتاه است. توان تولیدی مزرعه بادی در طول یک هفته به صورت ساعت به ساعت پیش بینی شده و 168 نقطه داده بدست آمده که جذر میانگین مربعات خطای پیش بینی در سناریوی بهینه برابر با 010817/0 است. زمان اجرای محاسبات الگوریتم پیش بینی کمتر از 1 دقیقه بوده و حداکثر خطای نسبی در روش پیشنهادی 3/2 درصد است که نشان می دهد عدم قطعیت های مرتبط با توان تولیدی مزرعه بادی را می توان با استفاده از این رویکرد پیش بینی کوتاه مدت کاهش داد.

    کلید واژگان: مزرعه بادی, بازه زمانی کوتاه مدت, شبکه های عصبی مصنوعی (Aans), جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)}
    Hamid Jabari, Ardalan Shafiei-Ghazani *, Farkhondeh Jabari

    This paper presents a new approach for short-term forecasting of wind farm power generation using artificial neural networks under Python programming language. In this method, weather conditions such as wind speed, wind direction, temperature and air pressure are selected as key features affecting the power production of the wind farm. To achieve a relatively accurate estimate, the root mean squared error of the predicted values is calculated and minimized as the objective function. The speed and accuracy of the proposed algorithm have been evaluated by conducting a case study on a wind farm located in Manjil, Iran. The power production of the wind power plant is predicted for a time horizon of one week and hour by hour using the wind speed, wind direction, temperature and air pressure during 8592 hours (total hours of a year minus hours of a week). The root mean squared error, the highest relative error percentage, the time resolution of the forecasts and the calculation time of the proposed algorithm are compared with other algorithms published in recent years, which shows the effectiveness and high accuracy of the results in a short calculation time. The power production of the wind farm was predicted hour by hour during a week and 168 data points were obtained, the root mean squared error in the optimal scenario is equal to 0.010817. The calculation time of the forecasting algorithm is less than 1 minute, and the maximum relative error in the proposed method is 2.3%, which demonstrates that the uncertainties associated with the power production of the wind farm can be reduced by using this short-term forecasting approach.

    Keywords: Wind Farm, Short Time Interval, Artificial Neural Networks (Aans), Root Mean Squared Error (RMSE)}
  • علی دژدار، احسان الله عصاره*، علی ارشادی، احمد عرب کوهسار

    در پژوهش حاضر به آنالیز یک سیستم تجدید پذیر مبتنی بر انرژی بادی، خورشیدی و زمین گرمایی با ترکیبی هدفمند از واحدهای پیل سوختی، پمپ حرارتی، الکترولایزر غشای تبادل پروتون، توربین بخار و اسمز معکوس پرداخته شد. مدل سازی و شبیه سازی گذرا سیستم پیشنهادی با استفاده از نرم افزار TRNSYS انجام می شود. این سیستم برای تامین نیازهای یک مجتمع مسکونی 80 واحد مسکونی و 320 نفر به انرژی الکتریکی، سرمایش و گرمایش طراحی و بررسی شد. یک بررسی موردی جهت امکان سنجی راه اندازی سیستم پیشنهادی در شهر ساحلی بندرانزلی در کشور ایران انجام شد. بهینه سازی عملکرد سیستم با تعیین دو تابع هدف توان تولیدی و هزینه چرخه عمر سیستم با روش سطح پاسخ و نرم افزار دیزاین اکسپرت انجام شد. پنج پارامتر تاثیرگذار بر روی عملکرد سیستم شامل تعداد توربین بادی، تعداد پنل خورشیدی، ظرفیت پیل سوختی، ظرفیت توربین بخار و ظرفیت الکترولایزر غشای تبادل پروتون به عنوان متغیرهای بهینه سازی انتخاب شدند. سیستم در بهینه ترین حالت خود می تواند به توان تولیدی 3036105.022 کیلووات ساعت و هزینه چرخه عمر 781944.254 دلاری برسد. نتایج زیست محیطی نشان داد که با راه اندازی سیستم در حالت بهینه و در شهر بندرانزلی و تولید برق به میزان 3036.1 مگاوات سالیانه می توان به گسترش 3 هکتاری فضای سبز در سال کمک کرد و به کاهش انتشار کربن دی اکسید به میزان 619.36 تن کربن دی اکسید با هزینه 14864.74 دلار کمک کرد.

    کلید واژگان: مزرعه بادی, مزرعه خورشیدی, زمین گرمایی, پیل سوختی, پمپ حرارتی, بهینه سازی چندهدفه, TRNSYS}
    Ali Dezhdar, Ehsanollah Asareh*, Ali Ershadi, Ahmad Arab Kuhsar

    In the current research, a renewable system based on wind, solar, and geothermal energy was analyzed with a targeted combination of fuel cell units, heat pump, proton exchange membrane electrolyzer, steam turbine and reverse osmosis. Transient modeling and simulation of the proposed system was done using TRNSYS software. This system was designed and evaluated to meet the needs of a residential complex with 80 residential units and 320 people for electrical energy, cooling, and heating. A case study was conducted for the feasibility of setting up the proposed system in the coastal city of Bandar Anzali in Iran. Optimization of system performance was done by determining two objective functions of production power and system life cycle cost with response surface method and Design Expert software. Five parameters affecting the system performance including the number of wind turbines, number of solar panels, fuel cell capacity, steam turbine capacity, and proton exchange membrane electrolyzer capacity were selected as optimization variables. In its most optimal state, the system can reach a production power of 3036105.022 kWh and a life cycle cost of 781944.254 $. The environmental results showed that by setting up the system in an optimal mode in Bandar Anzali city and producing electricity at the rate of 3036.1 MW per year, it is possible to help expand 3 hectares of green space per year. It also helped reduce carbon dioxide emissions by 619.36 tons of CO2 at a cost of 14,864.74 $.

    Keywords: Wind farm, Solar farm, Geothermal, Fuel cell, Heat pump, Multi objective optimization, TRNSYS}
  • Chunhyun Paik, Yongjoo Chung, Young Jin Kim *

    The power generation sector accounts for a significant portion of GHG emissions, and many countries strive for the large-scale adoption of renewable generation. Although the intermittent nature of renewables brings about complications in energy system planning, the share of renewable generations is increasing to the greatest extent. The wind generation has drawn increasing attention to expanding the use of renewable energy to reduce carbon emissions from the power generation sector, and the estimation of capacity factor is crucial in energy system modeling. This study develops a mathematical model for estimating the capacity factor of a wind farm with the consideration of outage probability of individual turbines. In addition, the power curves and wind speed distribution of the wind farm need to be estimated, which is demonstrated with a wind farm in Korea. It is asserted that the proposed method may render the wind farm capacity factor effectively. Thus, the results from this study can be useful for energy system modeling involving wind generations.

    Keywords: Wind Farm, Wind Turbine, Capacity Factor, Power Curve, Outage Probability}
  • مهرنوش خاجی، مقصود امیری*، محمدتقی تقوی فرد تقوی فرد

    امروزه با گسترش استفاده از انرژی باد در تولید برق بزرگ ترین چالش پیش روی مالکان واحدهای بادی برنامه ریزی نحوه مشارکت و ارائه استراتژی پیشنهاددهی در بازار برق است. از آنجاییکه توان تولیدی مزرعه بادی دارای عدم قطعیت و ریسک بالایی است، این واحدهای تولیدی به دلیل عدم تعادل بین توان برنامه ریزی شده برای عرضه به بازار و توان واقعی تولیدی شان ملزم به پرداخت جریمه خواهند شد. در این پژوهش به منظور کاهش ریسک عدم تعادل واحد بادی از مشارکت هماهنگ واحدهای حرارتی و بادی برای شرکت در بازار روز بعد و رزرو استفاده شده است. هدف اصلی این پژوهش ارائه مدلی برای تعیین استراتژی پیشنهاددهی بر مبنای متغیر تصادفی فازی است که برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفته است. عدم قطعیت موجود در قیمت های بازارهای روز بعد، رزرو و لحظه ای به صورت متغیر تصادفی فازی و عدم قطعیت موجود در میزان تولید توان بادی به صورت عدد فازی LR در نظر گرفته شده است. مدل پیشنهادی به دنبال بیشینه سازی سود مورد انتظار با قابلیت تنظیم ریسک می باشد که با تنظیم سطح امکان و احتمال مدل بر اساس میزان ریسک پذیری مورد نظر تصمیم گیرنده انجام می شود. رویکرد پژوهش، مدلسازی ریاضی است که به صورت یک برنامه ریزی خطی مختلط عدد صحیح ارائه شده و بر روی یک نیروگاه برق حرارتی پیاده سازی شده است. اعتبار مدل ارائه شده با رویکرد تحلیل حساسیت مورد تایید قرار گرفت و یافته های تحقیق نشان داد که هم افزایی حاصل از هماهنگ سازی واحد بادی و حرارتی سبب افزایش سود نسبت به حالت فعالیت مستقل آنها می شود.

    کلید واژگان: استراتژی پیشنهاددهی هماهنگ, بازار برق, مزرعه بادی, عدم قطعیت, متغیر تصادفی فازی, نظریه امکان}
    Mehrnoosh Khaji, Maghsoud Amiri *, Mohammad Taghi Taghavifard

    Nowadays renewable energy sources, such as wind and solar, whether independently or integrated with other resources, are considered in power system, specifically self-scheduling, bidding and offering strategy problems. However, the uncertain nature of these sources has turned out the greatest challenge for their owners, which makes the bidding and offering in the restructured electricity market more complicated because wind energy generation may cause penalty fees for its generation mismatches. Hence, the primary objective of this paper is to suggest a novel bidding strategy framework based on fuzzy random variable for a wind-thermal system in the electricity market for the first time. The uncertainties associated with day ahead energy, spinning reserve market prices and imbalance prices, are characterized by random fuzzy variables and the uncertainties associated with wind power outputs are modeled as a LR fuzzy numbers. The proposed self-scheduling model maximizes the expected profits while it controls the risk by providing different possibility and probability levels for decision makers.A mathematical modeling approach is applied in this research by using a mixed-integer non-linear programming model which is implemented in Lingo software in a case study of thermal generation unit to investigate the efficiency of the proposed model. A sensitivity analysis is applied to validate the performance of the proposed model. Numerical results reveal that taking advantage of wind power generation alongside with thermal generation will substantially increase the profitability of the integrated generation company.

    Keywords: Coordinated bidding strategy, Electricity market, Wind Farm, Uncertainty, Fuzzy random variable, possibility theory}
  • فرناز احمدی، مریم رمضانی*، حمید فلقی
    نگرانی های زیست محیطی استفاده از سوخت های فسیلی و منافع مالی دولت ها، لزوم نصب نیروگاه های تجدیدپذیر در شبکه توزیع را افزایش داده است. به منظور استفاده حداکثری از این منابع، محاسبه ظرفیت پذیری شبکه نیاز است. ظرفیت پذیری شبکه توزیع، حداکثر میزان تولید منابع تولید پراکنده، با توجه به قیود بهره برداری است. مزارع بادی، ازجمله منابع تجدیدپذیر کاربردی در شبکه قدرت است که عدم قطعیت های بهره برداری از شبکه را تشدید می کند. در این مقاله از تیوری تصمیم گیری مبتنی بر شکاف اطلاعاتی برای مدل سازی عدم قطعیت توان خروجی مزارع بادی و بار شبکه استفاده می شود و چون مطالعه از دیدگاه بهره برداری است، پارامتر های غیرقطعی به صورت روزانه و برای 24 ساعت شبانه روز مدل سازی می گردند؛ سپس مقدار ظرفیت پذیری روزانه شبکه معرفی می شود. در این پژوهش مکان نصب مزارع بادی ثابت در نظر گرفته می شود و به منظور افزایش ظرفیت پذیری، از استراتژی های مدیریت انرژی شبکه استفاده می گردد. این استراتژی ها شامل جبران سازهای استاتیکی توان راکتیو، بازآرایی شبکه و کنترل کننده های ضریب توان است. صحت و دقت مدل سازی پیشنهادی بر روی شبکه 33 شینIEEE مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان داده اند که با ترکیب بهره برداری از هر سه استراتژی، افزایش ظرفیت پذیری شبکه همراه با افزایش شعاع عدم قطعیت رخ می دهد. کاربرد این مدل سازی در محاسبه سریع، دقیق و به دور از خطر ظرفیت پذیری است.
    کلید واژگان: ظرفیت پذیری, عدم قطعیت, توربین یا مزرعه بادی, مدیریت انرژی شبکه, شبکه توزیع, تئوری تصمیم گیری مبتنی بر شکاف اطلاعاتی}
    Farnaz Ahmadi, Maryam Ramezani *, Hamid Falaghi
    The environmental concerns of the use of fossil fuels and the financial interests of governments have raised the necessity of installing renewable power plants in the distribution network. In order to make maximum use of these resources, it is necessary to calculate the hosting capacity of the network. The hosting capacity of the distribution network is the maximum allowed capacity for installing distributed generation in the network, according to operating restrictions. Wind farms are one of the renewable resources used in the power system. The presence of wind farms intensifies the uncertainties of network operation. In this article, the theory of Information Gap Decision has been used to model the uncertainties in the production of wind farms and the amount of hourly load to calculate the hosting capacity of the network.  The strategies of energy management of the network have been taken into account in order to increase the capacity. The network energy management strategies, considered in this article, include static var compensators, network reconfiguration, and power factor control of wind turbines. The correctness and the accuracy of the proposed modeling has been studied on 33 bus IEEE networks.
    Keywords: Hosting capacity, Uncertainty, Wind farm, distribution system, active network management, information gap decision theory}
  • مجید خزعلی*، فرهود آذرسینا، علیرضا کنی
    افزایش تقاضای انرژی و ایجاد توازن بین تولید و مصرف از چالش های مهم اپراتورهای شبکه برق است. از طرفی محدودیت های زیست محیطی و اقتصادی مانع از حل این مشکلات از روش های متداول مانند مصرف سوخت های فسیلی و احداث نیروگاه جدید متناسب با رشد مصرف انرژی می شود. سیستم ترکیبی ذخیره سازی انرژی هوای فشرده و هیدروالکتریکی تلمبه ذخیره ای به علت مزایایی از قبیل عدم نیاز به سوخت فسیلی و مقیاس پذیری این قابلیت را دارد تا با ذخیره سازی انرژی مازاد تولید، مانع از هدررفت آن شود. از دیگر فاکتورهای مهم برای استفاده از این سیستم، کنترل تولید توان است. به دلیل نوین بودن سیستم ترکیبی ذخیره سازی انرژی هوای فشرده و هیدروالکتریکی تلمبه ذخیره ای پژوهش های اندکی به بررسی عملکرد آن همراه با سیستم های تولید انرژی پرداخته اند. در مقاله حاضر عملکرد این سیستم ذخیره سازی انرژی ترکیبی در حالت تجمیع شده با نیروگاه بادی و شبکه برق مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. بدین منظور اطلاعات بادی ایستگاه منتخب استخراج و مدل سازی نرم افزاری شد، سپس سیستم جامع مدل سازی نرم افزاری شد و کارایی آن با پارامترهای منتخب برای یک چرخه مورد تحلیل قرار گرفت. در انتها رفتار سیستم در کاربرد با شبکه برق و نیروگاه بادی تحت سناریوهای مختلف برای مدت یک هفته شبیه سازی نرم افزاری شد. بنابر نتایج پژوهش، بازدهی رفت و برگشتی سیستم حدود 49 درصد و این مقدار در اولین چرخه حدود 7 درصد کم تر از چرخه های بعدی است. همچنین مشخص شد این سیستم پتانسیل مناسبی جهت یکپارچه سازی با نیروگاه بادی و شبکه برق دارد و با طراحی مناسب می تواند توان مصرفی مورد نیاز را به طور بی وقفه تامین کند.
    کلید واژگان: ذخیره سازی انرژی, هوای فشرده, هیدروالکتریکی تلمبه ذخیره ای, نیروگاه بادی, شبکه برق, پیکسایی}
    Majid Khazali *, Farhood Azarsina, Alireza Haj Mollaali Kani
    Increasing energy demand and establishing a balance between production and consumption are important challenges for grid operators. Furthermore, environmental and economic constraints prevent the solution of these problems by conventional methods like the consumption of fossil fuels and the construction of new power plants in proportion to the growth of energy consumption. The hybrid system of Compressed Air Energy Storage and Pumped Hydroelectric (CAESPH) due to advantages such as no requirements for fossil fuels and scalability can prevent the loss of excess energy by storing. Another crucial factor in utilizing this system is power generation control. Due to the novelty of the CAESPH, few studies have examined its performance in conjunction with power generation systems. In this paper, the performance of this energy storage system in the integrated state with wind farm and electricity grid was analyzed and evaluated. For this purpose, the wind data of the selected station were software-modeled, then the comprehensive software modeling system was developed and its performance was analyzed with selected parameters for a cycle. Finally, the system behavior in application with the electricity grid and wind farm under different scenarios was software simulated for one week. According to the results, the Round-trip efficiency of the system is about 49% and this amount is about 7% less in the first cycle than in the next cycles. Also found that this system has good potential for integration with wind farms and electricity grids and with proper design can provide the required power consumption without interruption.
    Keywords: Energy Storage, Compressed Air, Pumped Hydroelectric, Wind Farm, power grid, peak shaving}
  • Mehdi Shafiee *, Abbas-Ali Zamani, Mehdi Sajadinia
    In power systems planning, economic load dispatch considering the uncertainty of renewable energy sources is one of the most important challenges that researchers have been concerned about. Complex operational constraints, non-convex cost functions of power generation, and some uncertainties make it difficult to solve this problem through conventional optimization techniques. In this article, an improved dynamic differential annealed optimization (IDDAO) meta-heuristic algorithm, which is an improved version of the dynamic differential annealed optimization (DDAO) algorithm has been introduced. This algorithm has been used to solve the economic emission load dispatch (EELD) problem in power systems that include wind farms, and the performance of the proposed technique was evaluated in the IEEE 40-unit and 6-unit standard test systems. The results obtained from numerical simulations demonstrate the profound accuracy and convergence speed of the proposed IDDAO algorithm compared to conventional optimization algorithms including, PSO, GSA, and DDAO, while independent runs indicate the robustness and stability of the proposed algorithm.
    Keywords: Economic emission load dispatch, Wind farm, Improved dynamic differential annealed optimization algorithm}
  • زهرا قدیمی *، علی کرمی

    در سال های اخیر استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به دلیل مزایای زیاد آن ها شامل عدم نیاز به سوخت و عدم آسیب زدن به محیط زیست، رشد فزاینده ای داشته است. اما استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در سیستم های قدرت باعث می شود که این سیستم ها با مشکلات جدیدی روبرو شوند. در این خصوص بررسی رفتار دینامیکی سیستم های قدرت شامل مزارع یا توربین های بادی، مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است. در مزارع بادی عموما از یکی از انواع ژنراتورهای القایی قفس سنجابی (SCIG) و یا ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه (DFIG) استفاده می شوند. ولی در یک مزرعه بادی ترکیبی (CWF) ، از هر دو نوع ژنراتور القایی استفاده می شود. اما باید توجه داشت که به منظور بهبود رفتار دینامیکی مزارع بادی ترکیبی، لازم است از جبران کننده هایی در سیستم استفاده شود. در میان انواع جبران کننده ها، STATCOM (جبران کننده سنکرون استاتیکی) ، بسیار پر کاربرد می باشد. یک STATCOM به سرعت می تواند با تزریق و یا جذب توان راکتیو به سیستم، ولتاژ شین متصل به خود را کنترل نماید. در این مقاله، ابتدا یک سیستم قدرت متصل به یک مزرع بادی ترکیبی انتخاب می شود که در یک شین آن از یک STATCOM استفاده شده است. سپس برای میرا نمودن موثر نوسانات متغیرهای سیستم در مواجه با خطا ها، یک کنترل کننده تکمیلیPID در ساختار STATCOM مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از روش بهینه سازی ابتکاری ازدحام ذرات (PSO) برای تعیین مقادیر بهینه ضرایب مربوط به کنترل کننده PID استفاده می شود. اما از آنجایی که تعیین ضرایب بهینه کنترل کننده PID با استفاده از الگوریتم PSO کار زمان بری است، از یک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) هم برای تخمین بهنگام پارامترهای کنترل کننده مذکور در هنگام تغییر شرایط کاری سیستم، استفاده می شود. نتایج شبیه سازی های انجام شده ارایه شده و درستی روش طرح شده تایید می شود. تمام شبیه سازی ها در نرم افزار MATLAB/Simulink انجام شده است.

    کلید واژگان: سیستم های قدرت, توربین های بادی, ژنراتورهای القایی SCIG و DFIG, مزرعه بادی ترکیبی, STATCOM, شبکه های عصبی}
    Zahra Qadimi, Ali Karami

    In recent years, The use of renewable energy has grown exponentially due to its many benefits, including no need for fuel and no harm to the environment. However, the use of renewable energy sources in power systems has caused new problems for these systems. In this regard, the study of the dynamic behavior of power systems, including farms or wind turbines, has been the focus of many researchers. In wind farms, one of the types of squirrel cage induction generators (SCIG) or double-fed induction generators (DFIG) is generally used. But both types of induction generators are used in a combined wind farm (CWF). But it should be noted that in order to improve the dynamic behavior of combined wind farms, it is necessary to use compensators in the system. STATCOM (static synchronous compensator) is widely used among the types of compensators. A STATCOM can quickly control the bus voltage connected to it by injecting or absorbing reactive power into the system. In this article, first, a power system connected to a hybrid wind farm is selected, in which a STATCOM is used in one bus. Then, a supplementary PID controller is used in the STATCOM structure to effectively dampen the fluctuations of the system variables in the face of errors. Also, the heuristic particle swarm optimization (PSO) method is used to determine the optimal values of the coefficients of the PID controller. But since determining the optimal coefficients of the PID controller using the PSO algorithm is a time-consuming task, an artificial neural network (ANN) is also used to estimate the controller parameters in time when the working conditions of the system change. The results of the performed simulations are presented and the correctness of the proposed method is confirmed. All simulations are done in MATLAB/Simulink software.

    Keywords: Power systems, Wind turbine, Double-fed induction generator, Wind farm, STATCOM, Neural networks}
  • MohammadReza Nasiri *

     Electrical output power fluctuations of wind farms inject poor quality of power into the grid. This problem is more remarkable for the wind farms utilizing fixed speed wind turbine generators (WTGs). In this paper the output power of a 10MW wind farm with 24 fixed speed WTGs, is investigated. The most appropriate location for power smoothing based on the short-term power recording and effective power oscillation frequency is determined. A transformerless cascaded H-bridge STATCOM (CHB STATCOM) combined with a mechanically switched capacitor (MSC) is proposed to compensate variable reactive power of the wind farm, as well as to smooth the short-term active power fluctuations. The active power flattening is accomplished by proper sizing of the CHB dc link capacitors according to necessary energy exchange. By comparing several distributed and centralized schemes, a 2MVar CHB STATCOM, which is economically justified, is proposed. The STATCOM performance for improving power quality of the wind farm is investigated by applying several power profiles acquired from the wind farm using simulink MATLAB environment.

    Keywords: key words—CHB STATCOM, Wind farm, fixed speed WTG, Power Quality, short-term power fluctuation smoothing}
  • Mohsen Ghorbani, Babak Mozafari, Mehdi Firouzi *, Farzad Golshan
    In this study a new type of fault current limiter is introduced. It has been named multi-functional capacitive fault current limiter (MCFCL). as a variable capacitor, its function is to control active power flow in normal conditions as well as improving the capability of low voltage rid-through (LVRT) in fault operating conditions. The new structure has been proposed based on the capacitive bridge-type fault current limiter (BFCL) and the RL-type fault current limiter (FCL), which is modified to enhance low-voltage ride-through capability. To assess the efficacy of proposed fault current limiter, the time domain simulations were executed in PSCAD/EMTDC software and its function is compared with the RL-type SSFCLs in normal and symmetrical or asymmetrical fault conditions. Also its efficacy has been evaluated in a fixed speed based wind farm. The result of simulations showed that the MCFCL is not only able to control the power flow in normal operating condition, but also improves the LVRT performance in fault operating condition in the wind farms.
    Keywords: Wind farm, Multi-Functional Capacitive Fault Current Limiter, Transmission Line}
  • Mohsen Ghorbani, Babak Mozafari *, Mehdi Firouzi, Farzad Golshan
    In this study a new type of fault current limiter is introduced. It has been named multi-functional capacitive fault current limiter (MCFCL). as a variable capacitor, its function is to control active power flow in normal conditions as well as improving the capability of low voltage rid-through (LVRT) in fault operating conditions. The new structure has been proposed based on the capacitive bridge-type fault current limiter (BFCL) and the RL-type fault current limiter (FCL), which is modified to enhance low-voltage ride-through capability. To assess the efficacy of proposed fault current limiter, the time domain simulations were executed in PSCAD/EMTDC software and its function is compared with the RL-type SSFCLs in normal and symmetrical or asymmetrical fault conditions. Also its efficacy has been evaluated in a fixed speed based wind farm. The result of simulations showed that the MCFCL is not only able to control the power flow in normal operating condition, but also improves the LVRT performance in fault operating condition in the wind farms.
    Keywords: Capacitive Fault Current Limiter, LVRT, Wind farm}
  • M. Khatibi *, A. Rabiee
    Electricity generation through renewable energy sources such as wind energy has been growing in recent years due to several reasons including free and infinite resources as well as their considerable impact on the reduction of fossil fuels consumptions as well as CO2 emissions. This paper aims to assess the impact of grid-connected large-scale wind farms in a region located in Iran, on the reduction of natural gas as well as gasoil fuel consumptions in heat-cycle power plants and their related CO2 emissions as a practical case study. The wind farms under study comprise about 51% of the total grid connected capacity of wind power generation in Iran by the end of March 2021. The total energy yielded by the studied wind farms are first extracted over a two-year period from April 2019 to March 2021 based on a detailed practical data and then, its impact is investigated on the reduction of natural gas and gasoil consumptions in a real heat-cycle power plant due to its practical fuel intake data. Finally, the reduction of CO2 emission is calculated as the result of reduction in the natural gas and gasoil consumptions of the considered heat-cycle power plant. The results of this practical case study well demonstrate the effective role of wind farms energy yields on the reduction of fossil fuels consumption in heat-cycle power plants and thus, the significant reduction of CO2 emission as one of the most crucial aspects of decarbonization and fossil fuel phase out plans.
    Keywords: wind farm, gas-cycle power plant, fossil fuel consumption, CO2 Emission}
  • Salman Amirkhan *, Hassan Pourvali Souraki, Masoud Radmehr, Shahab Khormali
    Wind energy is one of the extra ordinary sources of renewable energy due to its clean character and free availability. We used a static synchronous compensator (STATCOM) to supply the reactive power and voltage support to a wind farm equipped with Induction Generators(IGs) and power system during grid faults. Also, the STATCOM is used in steady state to supply reactive power in power system.  Simulation results show that the wind turbine bus voltage is quickly reestablished shortly after the fault has been cleared, and therefore, the wind turbine remains in service during the presence of STATCOM. The results prove the effectiveness of the proposed STATCOM controller in terms of fast damping the power system oscillations and restoring the power system stability. The choice of this study is justified by simulation in MATLAB.
    Keywords: Wind farm, reactive power, STATCOM, Asynchronous generator‎}
  • Mojtaba Jamiati *
    This paper presents an optimization model for the optimal placement of hybrid system of diesel generator, wind turbines and photovoltaic. For this, the proposed objective function has been formulated based on: cost of purchasing equipment, cost of gas split, distance from electrical substation, cost of land acquisition, costs of water split. The calculations are done based on amount of investment for each 3 types of DGs, generating time of each, operation and maintenance costs and bank financial supports (loans). The aim of the optimization process is to design the system with a loss of load probability that is less than 1%. The problem has been optimized by Honey-bee mating optimization (HBMO) algorithm. The honey bee is a social insect that can only survive as a member of a community, or colony. Simulation has been performed on a practical test system in Iran. The results obtained of the proposed algorithm were analyzed and compared with related values of Particle Swam Optimization (PSO) algorithm and related values of genetic algorithm.
    Keywords: Hybrid system, Diesel generator, Wind farm, Photovoltaic system, Honey-bee mating optimization (HBMO) algorithm, Optimization}
  • Mostafa Eidiani

    The present research is a pioneering work in the studies of wind farms in Iran and an attempt to compute static ATC with a high penetration of wind farm. This research investigated Python's ability (in DIgSILENT) in a power system. It also investigated the effects of adding several wind farms to the Iranian grid through a static and dynamic analysis of static and dynamic constraints, transient stability and reliability. At the end of this research, a new method is presented entitled as the Quadratic Approximation of the path of the Minimum Distance Curve (QAMDC) via Python in DIgSILENT. This method can compute static ATC in a large wind farm. These analyses were tested on a segment of a real Iranian network called Khorasan with 2000 buses.

    Keywords: Available Transfer Capability (ATC), Voltage Stability (VS), Transient Stability (TS), Reliability, Wind Farm, Python, DIgSILENT}
  • جاماسب پیرکندی*، مهرداد مشهدی، مهدی هاشم آبادی
    در این مقاله ابتدا هندسه کامل توربین باد وستاس ایجاد گردیده و یک شبکه بی سازمان در اطراف پره های آن تولید شده است. با در نظر گرفتن توربین باد منفرد در ناحیه محاسباتی مفروض و سرعت ورودی m/s6/7، پروفیل های سرعت در پایین دست جریان استخراج شده و مشخص شد که بیشترین کاهش سرعت باد در عبور از توربین در ارتفاعی تقریبا برابر با ارتفاع پایه توربین اتفاق افتاده است. همچنین بهبود سرعت در فاصله ی 2 تا 6 برابر قطر روتور به مراتب از فاصله ی 10 تا 20 برابر قطر روتور بیشتر است، این کاهش سرعت با رسیدن به فاصله ی 10 برابر قطر روتور در پشت توربین 50% بهبود یافته و در فاصله ی 20 برابر قطر روتور همچنان قابل مشاهده است. مشخص شده است که تاثیر دنباله بر توربین های کناردست حداکثر به اندازه قطر روتور می باشد. نتایج نشان می دهد در نهایت با توجه به پروفیل سرعت و بازده بدست آمده از مزرعه بادی مفروض می توان به این نتیجه رسید که فاصله ی مطلوب برای جانشینی توربین های دیگر، 5 برابر قطر روتور در پایین دست و 1/5 برابر قطر روتور از طرفین است.
    کلید واژگان: توربین باد, مزرعه بادی, دینامیک سیالات محاسباتی, مدل سازی, وستاس}
    Jamasb Pirkandi *, Mehrdad Mashadi, Mahdi Hashemabadi
    In this paper, first the complete geometry of the Vestas wind turbine has been created, and an unstructured mesh around the blades is produced. Velocity profiles have been extracted by assuming a single wind turbine in the assumed computational area and inlet velocity of 6.7 m/s, and it was found that the maximum reduction in velocity has occurred at the nacelle height approximately. Also, velocity recovery at a distance of 2 to 6 times of rotor’s diameter (2D to 6D) is far greater than the distance of 10 to 20 times of the rotor’s diameter (10D to 20D). The velocity reduction has been recovered in 10D downstream of a wind turbine up to 50% and still exists in 20D downstream. It was shown that the wake effect occurs at a maximum distance of 1D besides the turbine. According to the results, the efficiency of the wind farm is 62.0263% if the distance between the turbines is 5D and the input speed to the computational area is 10 m/s. The calculated velocity profile and efficiency obtained from the assumed wind farm come to the conclusion that the optimal distance for placement of wind turbines is 5D downstream and 1.5D lateral.
    Keywords: wind Turbine, Wind farm, Computational fluid dynamics, Modeling, Vestas}
  • سوده افشاریان*، لیلا سهرابی عادل

    آلودگی های چند دهه اخیر در کشور ایران باعث تغییرات اقلیمی و مشکلات فراوانی در این سرزمین و دنیا شده است. افزایش فزاینده جمعیت، فرسایش شدید خاک، آثار منفی فرهنگی اجتماعی و سیاسی، اقتصادی فراوانی را دهه اخیر به همراه داشته است. با توجه به قرارگرفتن کشور ایران در منطقه خاورمیانه و فشارهای اقتصادی مبتنی بر نفت، توجه و تمرکز بر صنایع دیگری که نبض اقتصادی کشور را تغییر دهد، ضروریست. قدم گذاشتن در عرصه انرژی های نو امری حیاتی تلقی می شود. از آنجا که کشور ایران دستخوش آلودگی های زیست محیطی فراوان می باشد وهمچنین تخریب زیستگاه ها و از بین رفتن شرایط کشاورزی در برخی مناطق کشور، مهاجرت و حاشیه نشینی را به همراه داشته است ناگزیر می بایست مسیر توسعه را به سمت انرژی های تجدید پذیر از جمله انرژی باد معطوف کرد. این پژوهش به دنبال رتبه بندی مناطقی درایران می باشد که پس از شناسایی در سالهای اخیر هنوز برای احداث نیروگاه های بادی و خورشیدی در آنها اقدامی صورت نپذیرفته است. پس از انتخاب اولیه مناطقی که طبق مرور تحقیقات صورت گرفته توسط خبرگان به کمک استخراج معیارهای همچون طول و عرض جغرافیایی، سرعت باد و ساعات آفتابی حداکثر انجام شد، اولویت بندی با یکی از روش های تصمی م گیری های چند معیاره AHP با وزن دهی بر اساس معیارهای احداث مزارع خورشیدی و بادی انجام پذیرفته (معیارهایی همچون بازگشت سرمایه، تاثیرات سیاسی، اقتصادی، چگالی باد، زاویه تابش) پس از آن اولویت بندی در می ان برترین مناطق اعم از شهرستان نیمروز- هامون (سیستان)، بهبهان و شوشتر(خوزستان)، کرمان و یزد انجام می پذیرد.

    کلید واژگان: انرژی های تجدید پذیر, سایت بادی, روش های تصمیم گیری چند معیاره, AHP}
    Soudeh Afsharian *, Leila Sohrabi Adel

    In recent decades, pollution has caused many problems such as climate change in Iran as well as the world. By considering the Iran's condition and location in Middle East, and the worldwide oil-based economic pressures, it is mandatory to focus on other industries to change the economic pulse of the country. So, stepping into the field of renewable energy is vital. Since Iran is subjected to numerous environmental contaminants, as well as habitats destruction and the loss of agricultural lands in some areas of the country due to the drought, which leads to migration and suburbia phenomenon, it is inevitable to switch to renewable energies, including solar, wind energy, and develop this industry. This study seeks to evaluate and rank the areas in Iran that have not been identified for solar and wind energy electricity generating despite their high potential. After the initial evaluation of the location by considering factors such as latitude, longitude, wind speed and solar radiation, the locations are prioritized with one of the multi-criteria AHP (Analytic Hierarchy Process) weighting methods based on the solar and wind farms criteria such as return on investment, political and economic impacts, wind intensity, radiation angle, etc.). Finally, the best ranking among the top selected areas including Nimroz-Hamoon (Sistan), Behbahan and Shooshtar (Khuzestan), Kerman and Yazd is determined.

    Keywords: Renewable Energy, Wind Farm, Multi-Criteria Weighting Methods, AHP}
  • سید مجتبی واردی کولایی*، مسعود عبدالمحمدی، حبیب احمدی، مصطفی نظری

    امروزه با توجه به کاهش سوخت های فسیلی و اعمال مدیریت در بهره برداری از آن ها، استفاده از انرژی باد به عنوان یکی از کاراترین منابع انرژی تجدیدپذیر در حال افزایش است و در سال های گذشته، طراحی، ساخت و بهینه سازی مزارع باد، که شامل مجموعه ای از توربین ها در یک مزرعه وسیع می باشند، توسعه بیشتری یافته است. در این مقاله به جانمایی توربین ها در مزرعه باد پرداخته شده و تاثیر موقعیت آن ها بر توان خروجی کل مجموعه مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، زمینی مربعی شکل در نظر گرفته شده است و با داشتن اطلاعات مربوط به چگونگی وزش باد و سرعت آن در هرجهت براساس تابع توزیع ویبول، محل بهینه قرارگیری توربین های باد در مزرعه با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی استخراج خواهد شد. هدف اصلی پژوهش، افزایش مجموع توان دریافتی از توربین های مزرعه باد، براساس تغییر در موقعیت توربین ها می باشد. این مساله بهینه سازی با قیودی همچون حداکثر تعداد توربین ها در یک مزرعه، حداقل فاصله بین توربین های مزرعه و ابعاد کلی مزرعه همراه خواهد بود. برای حل این مساله بهینه سازی، از دو روش الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات استفاده شده و نتایج با هم مقایسه شده اند. بررسی نتایج این پژوهش نشان می دهد توان دریافتی از کل توربین های جایابی شده در مزعه باد، نسبت به کارهای قبلی افزایش یافته است.

    کلید واژگان: مزرعه باد, بهینه سازی, جانمایی توربین, الگوریتم ژنتیک, الگوریتم ازدحام ذرات}
    Seyed Mojtaba Varedi Kulaee *, Masood Abdolmohammadi, Habib Ahmadi, Mostafa Nazari

    Nowadays, with regard to the reduction of fossil fuels and the management of their use, wind power is now rising as one of the most efficient renewable energy sources. Moreover, wind farms, which include sets of turbines in a vast farm, have become more developed and their designs and optimizations have risen recently. In this paper, the wind turbines are located in the wind farm and the effects of their positions and arrangements on the production power of the whole system are investigated. For this purpose, a square farm is considered and, having information on how the winds and wind speeds in each case (based on the Weibull distribution function), will extract the optimum location of wind turbines in the farm using optimization algorithms. The main goal of this research is to increase the total amount of power extracted from the wind farm based on the changes in the locations and arrangements of the turbines. This optimization problem is subjected to some constraints, such as the maximum number of turbines in the farm, the minimum distance between turbines and the overall size of the farm. To solve this optimization problem, the GA and PSO algorithms are used and the results of these methods are compared. The results of this study indicate that the power produced from all the turbines located in the wind farm has increased compared to previous works.

    Keywords: Wind farm, optimization, Turbine, GA, PSO}
  • Jamshid Barati, Seidghodratollah Seifossadat *, Mahmood Joorabian
    Distance relays calculate the path impedance between the fault point and the relay location by sampling the voltage and current at the relay location. By using the ratio of the impedance estimated by the relay to the impedance of the line where the relay is installed, the location of the fault can be estimated by a distance relay. However, several factors influence the estimated impedance and proper operation of distance relays. The most important of these factors is the resistive fault occurrence, which results in an increase in the impedance and deviation of the impedance estimated by the relay as well as causes relay under-reach. Therefore, in the present study, an adaptive method is proposed to modify the protection zones of distance relays settings under different operating conditions and resistive fault occurrence. Furthermore, the adaptive distance protection of transmission lines, wind farm collector lines and the protection coordination of the relays in these lines are investigated. In this method, an adaptive coefficient is added to the conventional characteristics of distance relays to improve the accuracy and coordination. The proposed adaptive method can also maintain the coordination of different protection zones of primary and backup relay pairs. In addition to analytical verification, the numerical results obtained from simulation show the efficiency of the proposed method. The proposed method is implemented on a power system with transmission lines and wind farms and simulated in MATLAB/Simulink environment.
    Keywords: Distance relay, Wind farm, Adaptive Characteristic, Coordination, Fault Resistance}
  • سامان احمدی، ایمان پورفر*، امین ساکی
    با توجه به افزایش چشم گیر استفاده از توان تولیدی توربین های بادی و توسعه روزافزون مزارع بادی، دیگر تاثیر آن ها بر روی سیستم های قدرت قابل چشم پوشی نبوده و مدل سازی مناسب مزارع بادی از اهمیت خاصی برخوردار شده است. در بسیاری از مطالعات، هنگام مطالعه اثر یک مزرعه بادی روی سیستم قدرت، به جای مدل سازی دقیق همه توربین های موجود در مزرعه، عملکرد مزرعه بادی در نقطه کوپل مشترک با شبکه به صورت عملکرد مزرعه معادلی شامل یک ژنراتور و یک توربین معادل، که از معادل سازی توربین های بادی مزرعه واقعی حاصل شده است، در نظر گرفته می شود. این موضوع علاوه بر اینکه موجب سادگی تحلیل سیستم می شود، کاهش چشمگیر بار محاسباتی مطالعات را نیز به دنبال خواهد داشت. برای بهتر شدن دقت می توان بخش مکانیکی را با استفاده از روش های دسته بندی بجای یک توربین با چند توربین معادل سازی کرد. تاکنون روش های مختلفی برای انجام این نوع معادل سازی در مزارع بادی معرفی شده اند که همه آنها از ویژگی سرعت باد به عنوان شاخص دسته بندی توربین ها استفاده می کنند. در این مقاله برای دسته-بندی توربین های بادی بجای سرعت باد استفاده از ضریب جذب توان توربین بادی به عنوان ویژگی دسته بندی پیشنهاد شده است. سپس در ادامه با معادل سازی بخش مکانیکی توربین ها در هریک از خوشه ها نتایج با حالتی که دسته بندی بر اساس سرعت باد صورت گرفته باشد و همینطور با مدل دقیق مورد مقایسه قرار گرفته است. برای شبیه سازی از نرم افزار MATLAB استفاده شده است. نتایج حاکی از آنست که روش مورد استفاده، موجب بهبود دقت نتایج حاصل از معادل سازی خواهد شد.
    کلید واژگان: مزرعه بادی, ژنراتور القایی دوسو تغذیه, کاهش مدل, الگوریتم k-means}
    Saman Ahmadi, Iman Pourfar *, Amin Saki
    Due to the increase in wind power production and the increasing development of wind farms its impact on power systems cannot be neglected and modeling of wind farms has been converted to an important topic in power engineering. When studying the effects of a wind farm on the power system, Instead of modeling the wind farm in detail, the performance of the wind farm at the point of the common coupling can be considered as an equivalent model includes an equivalent generator and an equivalent turbine. This approach in addition to simplify the system analysis would considerably reduce the simulations burden. In order to improve the accuracy of this equivalent model the mechanical parts of the wind turbines can be replaced with more than one equivalent turbine using clustering algorithms. Traditionally these algorithms consider the wind speed as the feature for clustering. In this paper it is proposed to classify the wind turbines by power coefficient of each turbine instead of the wind speed. The simulation results obtained using this approach is verified against the conventional approach and also the detailed model. Simulations are done in MATLAB. The results indicate that the accuracy of the equivalent model obtained using proposed approach, is considerably improved.
    Keywords: Wind Farm, Doubly Fed Induction Generator (DFIG), Equivalent Model, K-Means Algorithm}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال