فهرست مطالب

مجله کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران
سال هشتم شماره 3 (پیاپی 17، زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/10/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • صیاد نوجوان* صفحات 1-9
    مطالعات صورت گرفته نشان گر آن است که در کنار استفاده از ‏روش های مختلف مدیریت مصرف‎ ‎در بخش خانگی، می توان از ‏سیستم های موسوم به هاب انرژی نیز برای بهبود در عملکرد و مدیریت ‏در مصرف برق و انرژی منازل استفاده کرد‎.‎‏ در هر سیستم انرژی ‏الکتریکی، هدف مشتریان به حداقل رساندن هزینه انرژی‎شان است‎.‎‏ در ‏این مقاله مشخص می شود که می توان در هر خانه از هاب انرژی ‏مسکونی پیشنهادی شامل وسایل مصرفی مختلف، سیستم های ذخیره‎سازی انرژی (باتری، خودرو برقی)، سیستم های تولید انرژی ‏‏(فتوولتاییک خورشیدی، بادی و یا انرژی تولیدی از یک نیروگاه گازی ‏خورشیدی ترکیبی) و لینک های ارتباطی دو طرفه بین این اجزا استفاده ‏کرد‎.‎‏ لازم به ذکر است که در این مقاله سیستم هاب شامل ‏CHP‏ ‏‏(ترکیب حرارت و برق)‏‎,‎‏ ‏PHEV‏ (خودروی برقی)‏‎,‎‏ ‏HLM‏ (مدیریت ‏بار خانه) و ‏DR‏ (برنامه پاسخ به تقاضا خانگی) و ‏TS‏ (ذخیره ساز ‏حرارتی) می باشد که باید بار الکتریکی و حرارتی را با کمترین هزینه ‏تغذیه کند. نهایتا، اثرات برنامه پاسخگویی بار و سیستم ذخیره سازی ‏در بخش مطالعات عددی بررسی شده و نتایج آن باهم مقایسه شده ‏است که نشان دهنده کارایی مدل پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: هاب انرژی مسکونی، مدیریت بار، برنامه پاسخگویی بار، خودروی برقی، ذخیره ساز الکتریکی و حرارتی
  • محمد حسین یغمایی مقدم، محمد رضایی* صفحات 10-21
    یکی از بخشهای مهم شبکه هوشمند برق، زیرساخت اندازه گیری هوشمند می باشد. زیرساخت اندازه گیری هوشمند به منظور اندازه گیری، جمع آوری و آنالیز داده های مربوط به مصرف برق، مورد استفاده قرار می گیرد. داده های کنتورهای هوشمند در تجمیع کننده های میانی، تجمیع شده و از آنجا به مرکز مدیریت داده ها ارسال می شوند. تجمیع کننده ها نقش بسیار حیاتی در زیرساخت اندازه گیری هوشمند دارند. داده های تجمیع کننده ها باید از مسیرهای با کمترین تاخیر ارسال شوند. زمانی که یک تجمیع کننده با خطا مواجه شود، تمام ترافیکهای ارسالی توسط آن، از بین خواهند رفت و این امر باعث افزایش هزینه تولید برق در شبکه هوشمند برق خواهد شد. از اینرو طراحی ساختار ارتباطی قابل اطمینان برای زیرساخت اندازه گیری هوشمند بسیار مهم و ضروری می باشد. در این مقاله با استفاده از شبکه نرم افزار محور ، ساختار جدیدی برای زیرساخت اندازه گیری هوشمند پیشنهاد شده است که باعث افزایش قابلیت اطمینان شده و بصورت بهینه، کنتورهای هوشمند را به تجمیع کننده های موجود در شبکه، اختصاص می دهد. در ساختار پیشنهادی در هر کنترل کننده یک تجمیع کننده مجازی وجود دارد که به عنوان یک کاربرد در کنترل کننده شبکه نرم افزار محور قرار می گیرد. این تجمیع کننده مجازی، کنتورهای هوشمند را بر اساس نیازمندیهای درخواستی به تجمیع کننده های موجود متصل می کند. علاوه بر این، روش مسیریابی مبتنی بر کیفیت سرویس جدیدی، متناسب با نیازمندیهای این شبکه پیشنهاد شده است. در روش مسیریابی، کوتاهترین مسیر برای اتصال تجمیع کننده ها محاسبه شده و به منظور تضمین پارامترهای کیفیت سرویس، منایع مورد نیاز برای هر مسیر در شبکه، رزرو می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی تاثیر بسزایی در کاهش تاخیر و افزایش قابلیت اطمینان در زیرساخت اندازه گیری هوشمند دارد.
    کلیدواژگان: شبکه های هوشمند برق، تجمیع کننده، شبکه های نرم افزار محور، بهینه سازی، شبکه
  • حسین لطفی*، رضا قاضی، محمد باقر نقیبی سیستانی صفحات 22-29

    نفوذ منابع تولید پراکنده و واحد های ذخیره انرژی در شبکه های توزیع در حال افزایش است. از همین رو، بررسی اثر انها بر روی قابلیت اطمینان شبکه بسیار ضروری می باشد. در این مطالعه به منظور ارائه استراتژی بهینه مدیریت انرژی در شبکه توزیع هوشمند، مساله بهینه سازی چند هدفه تجدید ارایش پویا فیدرهای توزیع در حضور منابع تولید پراکنده و واحد های ذخیره انرژی بهینه سازی شده است، توابع هدف در این مطالعه شامل تلفات انرژی، انرژی توزیع نشده و هزینه بهره برداری می باشد. به منظور بهینه سازی همزمان شاخص قابلیت اطمینان و توابع هدف دیگر، طرح بهینه ای برای شارژ و دشارژ سیستم های ذخیره انرژی و همچنین توپولوژی بهینه برای فیدرهای شبکه توزیع ارائه شده است، همچنین به منظور حل مساله بهینه سازی چند هدفه در این مطالعه از ترکیب الگوریتم های اجتماع ذرات و جهش قورباغه استفاده شده است. استراتژی پیشنهادی در یک شبکه 95 باسه به منظور نشان دادن توانایی روش مورد نظر در ارائه طرح بهینه مدیریت انرژی تست شده است.

    کلیدواژگان: تجدید ارایش فیدرهای توزیع- منابع تولید پراکنده-سیستم های ذخیره انرژی-بهینگی پارتو-بهینه سازی چند هدفه-قابلیت اطمینان
  • امین تاجدانی*، سید عبدالمهدی هاشمی صفحات 30-46
    بویلر یکی از مهم ترین و در ضمن آسیب پذیرترین قسمت های یک نیروگاه می باشدکه وظیفه آن تولید بخار برای به حرکت در آوردن توربین ها می باشد. جهت افزایش راندمان حرارتی در نیروگاه بایستی از هدرروی حرارت در محفظه احتراق بویلرها جلوگیری کرد و به صورت همزمان پارامترهای آلاینده محیط زیست مانند NOX و CO  کنترل گردد. عدم کنترل پارامترهای آلاینده محیط زیستی باعث افزایش مصرف سوخت، پارگی واتروالها وسوپرهیترها و درنتیجه از مدار خارج شدن یک واحد نیروگاه  می شود که خسارتهای اقتصادی زیادی به نیروگاه ها و محیط زیست وارد می کند. لذا در این تحقیق سعی شده است که همزمان با مدل سازی مشعل بویلر نیروگاه رامین اهواز پارامترهای محیط زیستی خروجی محفظه احتراق بررسی شود و تاثیر آن در شکل شعله و راندمان حرارتی بویلر و همچنین میزان آلاینده های  COوNox   را در  اثر تغییر در شرایط بهره برداری (اعمال هوای اضافی به کوره - تغییر در دبی هوای ورودی - تغییر در دبی هوای خروجی) مورد اندازه گیری و پایش قرار گرفته است . نتایج کار بدین شکل است که با  کنترل سطح اکسیژن ، تنظیم نمودن مسیرهای سوخت به مشعل ، میزان  جریان در مسیرهای سوخت ، اندازه گیری و کنترل جریان هوای اولیه و هوای دمنده ها  ،کنترل دقیق نسبت هوا به سوخت کنترل ، نوسان مکانیکی مشعلها و دمپرها ، کیفیت سوخت مصرفی، میزان تولید آلاینده را تخمین زده و برنامه ریزی موثری برای کاهش تولید آلاینده های  NOX و CO داشته باشد .
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی احتراق بویلر - آلاینده های NOX و CO نیروگاه رامین اهواز- مطالعه عوامل موثر بر تولید آلاینده های مونوکسید کربن و اکسید نیتروژن
  • محمد صادقیان، بهادر فانی، ایمان صادق خانی، غضنفر شاهقلیان* صفحات 47-58
    تسهیم توان میان واحد های تولید پراکنده در ریزشبکه ها معمولا با استفاده از مشخصه های افتی توان حقیقی-فرکانس و توان راکتیو-ولتاژ انجام می شود. با وجود برتری هایی از جمله سهولت اجرا و عدم نیاز به ساختارهای مخابراتی، عدم توانایی در تسهیم مناسب توان راکتیو از نقاط ضعف این نوع کنترل کننده است. در این مقاله ی یک روش اصلاح برمبنای تغییر عرض از مبدا مشخصه افتی ولتاژ بررسی می شود. در این روش، کنترل اولیه ی منابع پراکنده اینورتری با استفاده از مشخصه های افتی مرسوم صورت می پذیرد. در ادامه با ایجاد یک نوسان کوچک در توان حقیقی و ایجاد تزویج موقت بین توان های حقیقی و راکتیو، خطای تسهیم توان راکتیو برای هر واحد مشخص می شود. بر این اساس، فرم اصلاح شده ی کنترل کننده با ایجاد تغییر مناسب دامنه ولتاژ خروجی، توان راکتیو تولیدی هر واحد را اصلاح می کند. به علت نیاز به اجرای همزمان این فرآیند در تمام واحد های تولید پراکنده و مشکلات استفاده از کنترل کننده ی مرکزی و ارتباط مخابراتی، یک روش فعال ساز محلی در این مقاله پیشنهاد شده است. طرح پیشنهادی براساس تغییرات قابل ملاحظه ی توان راکتیو عمل کرده و اجرای کامل مراحل روش اصلاح مشخصه افتی و فعال سازی مجدد آن را برای پاسخگویی به تغییرات توان ریزشبکه را تضمین می نماید. نتایج مطالعات در ریزشبکه تست فشار ضعیف موید کارآیی فعال ساز پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: تولید پراکنده، ریزشبکه ی جزیره ای، مشخصه های افتی، تسهیم توان راکتیو، اینورتر منبع ولتاژ
  • ارسلان نجفی*، بهنام محمدی ایواتلو صفحات 59-67
    هاب انرژی مفهومی بوده که حامل های انرژی مختلف را به یکدیگر مرتبط می کند و طی سال های اخیر توسعه یافته است. بهر ه برداری از هاب انرژی همواره با عدم قطعیت های فراوانی همراه است. لذا این مقاله یک مدل خطی مقاوم جدید براساس روش تئوری تصمیم گیری بر مبنای شکاف اطلاعاتی (IGDT) را برای حل مساله بهره برداری از هاب انرژی ارئه می دهد. این روش قابلیت در نظر گرفتن تعداد زیادی از عدم قطعیت ها را به صورت همزمان دارا است. هاب تحت مطالعه در برگیرنده واحد تولید همزمان (CHP)، بویلر و توربین بادی بوده و با بازارهای روز پیش رو، زمان حقیقی و شبکه گاز تبادل انرژی دارد. این مساله تحث تاثیر عدم قطعیت های فراوانی بوده که در این مقاله عدم قطعیت های مربوط به قیمت انرژی الکتریکی در بازار پیش رو، قیمت گاز، قیمت بازار زمان حقیقی و تولید توربین های بادی لحاظ می شوند. از آن جایی که ماهیت روش IGDT یک بهینه سازی دو سطحی است، با استفاده از شرایط کاروش-کوهن تاکر (KKT) و تئوری دوگان قوی این مساله ابتدا خطی شده و سپس حل می شود. شبیه سازی ها در سیستم تحت مطالعه مذکور انجام شده و تحلیل نتایج بدست آمده، تایید کننده سودمند بودن مدل خطی پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: تئوری تصمیم گیری بر مبنای شکاف اطلاعاتی، هاب انرژی، عدم قطعیت، شرایط KKT
  • سید مهدی کاظمی رزی، حسین عسکریان ابیانه*، حامد نفیسی، موسی مرزبند، مسعود صمدیان ذکریا صفحات 68-77
    ریز شبکه های چند حاملی (شامل برق، گاز و حرارت) در سال های اخیر رشد فزاینده ای پیدا کرده است؛ که منجر به ارایه مدل های پاسخ گویی بار در کنار ذخیره سازهای چند حاملی و منابع تجدید پذیر شده است. مدیریت مناسب پاسخ گویی بار به همراه ذخیره ساز ها می تواند منجر به بهبود انعطاف پذیری شود. در این مقاله، یک مدل خطی احتمالاتی برای بررسی تاثیر انعطاف پذیری و پاسخ گویی بار ارایه شده است. ویژگی منحصر به فرد مدل ارایه شده، لحاظ نمودن پاسخ گویی بار الکتریکی و حرارتی، ذخیره ساز های چند حاملی و نیز مشارکت در بازار رزرو می باشد. ماحصل مدل ارایه شده، تضمین آسایش گرمایی مصرف کنندگان در حین افزایش انعطاف پذیری حاصل از پاسخ گویی بار و تامین رزرو است. اعمال مدل بر روی یک شبکه توزیع در انگلستان، نشان دهنده این است که پاسخ گویی بار، نقش مهمی در افزایش انعطاف پذیری ریز شبکه دارد و هزینه ها در مقایسه با حالت بدون پاسخ گویی بار کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: انعطاف پذیری، ریز شبکه چند حاملی، ذخیره ساز چند حاملی، پاسخ گویی بار الکتریکی و حرارتی، آسایش گرمایی
  • رحیم دباغ*، مهرداد ملکی صفحات 78-87
    کاهش تلفات سرقت برق، بخش قابل توجهی از مزایای بالقوه ناشی از پیاده سازی مفهوم شبکه هوشمند است. این مقاله روش مبتنی بر داده ها را برای شناسایی مکان های با مصرف غیرعادی برق پیشنهاد می کند. روش تشخیصی جدید مبتنی بر فاصله، نمونه های داده جدید را به عنوان مشترکین متخلف طبقه بندی می کند، اگر فاصله آنها تا نمونه های اولیه مصرفی قابل توجه باشد. الگوریتم پیشنهادی بر اساس تعداد خوشه اولیه و شاخص مشخصی تعداد خوشه نهایی را تعیین می کند. این روش بر اساس الگوریتم ابتکاری خوشه بندی فازی دینامیکی انجام شده است. چارچوب تشخیصی روش جدید نقص مشترکین به اشتباه متخلف درنظر گرفته شده را رفع می کند. در این مقاله، دو بخش منطقه ای و مشترکین شهرستان ارومیه بین سال های 89 الی 96 بررسی شده و به عنوان یک روش توسعه داده شده کارآمد بدون نظارت معرفی می شود.

    کلیدواژگان: سرقت برق، خوشه بندی فازی دینامیکی، شناسایی مکان های بدهنجار، برق منطقه ای، امور مشترکین برق
|
  • Sayyad Nojavan* Pages 1-9
    In residential section, Studies have shown that, along with the use of various household consumption management techniques, the so-called hubs of energy can also be used to improve the performance and management of home energy management. In each electrical energy system, customers are aiming to minimize their energy costs. In this paper, it can be seen that in each home a home-made residential energy hub can be used, including different consumables, energy storage systems (Battery, electric vehicle), energy production systems (solar photovoltaic, wind or energy produced from a gas plant Solar hybrid) and two-way communication links between these components. It should be noted that in this paper, the hub system consists of CHP (combined heat and power), PHEV (plug-in hybrid electric vehicle), HLM (home load management), DR (demand response program) and TS (thermal storage), which should reduce the electrical and thermal load with the lowest cost of feeding. Finally, the effects of load accountability and storage systems in the numerical study are reviewed and the results are compared, which indicates the effectiveness of the proposed model.
    Keywords: Residential energy hub, load management, demand response program, electric vehicle, electric, thermal storage
  • Mohammad Hossein Yaghmaee, Mohammad Rezaee* Pages 10-21
    Advanced Metering Infrastructure (AMI) is one of the most significant applications of the Smart Grid. It is used to measure, collect, and analyze data on power consumption.  In the AMI network, the smart meters traffics are aggregated in the intermediate aggregators and forwarded to the Meter Data Management System (MDMS). The infrastructure used in this network should be reliable, real-time and scalable in order to guarantee reliable and timely transmission of information. In this paper, we propose an SDN (Software-Defined Network)-based infrastructure for the AMI networks which can enhance the reliability of the network and reduce network latency. In the proposed method, we have proposed a new method in which a dynamic aggregator is assigned to each smart meter, and, in addition, an appropriate routing algorithm is proposed in order to ensure the timely and reliable transmission of smart meter data to MDMS. The bandwidth required for each flow will be reserved in all links along the path. This approach increases the reliability of AMI network and satisfies the flow requirements such as bandwidth and delay. The simulation results show that proposed infrastructure significantly improves the AMI reliability and reduces the sensitivity to aggregator down.
    Keywords: Smart Grid, Aggregators, Software Defined Networks (SDN), Optimization, Network
  • Hossein Lotfi*, Reza Ghazi, Mohammad Bagher Naghibi Sistani Pages 22-29

    The penetration of distributed generation sources and energy storage units in distribution networks is increasing. Therefore, their impact on the reliability of the network is very necessary. In this study, in order to provide an optimal energy management strategy for smart distribution network, the multi-objective optimization problem of dynamic distribution feeder reconfiguration in the presence of distributed generation sources and energy storage units has been optimized. The objective functions in this study are loss of energy, energy not supplied and operation cost. In order to simultaneously optimize the reliability index and other target functions, an optimal scheme for charging and discharging energy storage systems as well as optimal topology for distribution network feeders is presented. Also, in order to solve the multi-objective optimization problem in this study, the combination of particle swarm optimization and shuffled frog leaping algorithm has been used.The proposed strategy has been tested on a 95-boset network to demonstrate the capability of the proposed method.

    Keywords: distribution feeder reconfiguration, distributed generators, energy storage units, Pareto optimality, multi-objective, reliability
  • Amin Tajdani*, Seyed Abd Al Mehdy Hashemi Pages 30-46
    The boiler is one of the most vulnerable parts of a power plant, which is responsible for producing steam for moving turbines.  In order to increase the thermal efficiency of the power plant, it is necessary to prevent heat loss in the boiler combustion chamber and simultaneously control the environmental pollutant parameters such as NOx and CO.  Failure to control environmental pollutants will increase fuel consumption, rupture of water and wastewater, and, as a result, an unplugged unit of the plant, which will cause a lot of economic damage to power plants and the environment.  Therefore, in this research, it has been tried to study the environmental parameters of the combustion chamber output and its effect on the shape of the flame and the heat output of the boiler as well as the amount of CO and Nox contaminants due to changes in the conditions of operation (Applying  The excess air to the furnace - the change in the inlet air flow - the change in the outlet air flow - is measured and monitored.  The results of this work are that by controlling the oxygen level, adjusting the fuel paths to the burner, the flow rate in the fuel paths, measuring and controlling the initial air flow and blower air, accurate control of the air to fuel ratio, mechanical oscillation of the burners and damper,  The quality of the fuel consumed is estimated by the amount of pollutant production and effective planning to reduce the production of NOx and CO pollutants.
    Keywords: Numerical simulation of boiler combustion - NOx_CO pollutants of Ramin Ahvaz power plant - Study of factors affecting the production of carbon monoxide_nitrous oxide contaminants
  • Mohamad Sadeghian, Bahador Fani, Iman Sadeghkhani, Ghazanfar Shahgholian* Pages 47-58
    The conventional real power-frequency and reactive power-voltage droop characteristics are commonly employed to share the electric power among parallel distributed generation (DG) units. Despite some advantages such as easy implementation and no need for communication infrastructure, inaccurate reactive power sharing is one of the main disadvantages of conventional droop control. This paper presents a modified droop control scheme based on changing the y-intercept of the voltage droop characteristic. In this method, the initial control of the inverter-based DG units is performed using conventional droop characteristics. Then, the reactive power sharing error for each DG unit is determined by injecting a small real power disturbance and making a coupling between the real and reactive powers. Accordingly, the modified reactive power controller modifies the generated reactive power of each DG unit by changing the output voltage. As this process should be simultaneously implemented in all DG units and employment of the central controller and the communication link for activation of the modification procedure has some disadvantages, this paper presents a local activation mechanism. The proposed scheme operates based on a significant change of reactive power and ensures the execution of all stages of modified droop control and its reactivation to respond to the microgrid power changes. Several simulation case studies using a low voltage microgrid network verify the effectiveness of the proposed control scheme.
    Keywords: Distributed generation, Islanded microgrid, Droop characteristics, Reactive power sharing, Voltage-sourced inverter
  • Arsalan Najafi*, Behnam Mohammadi Ivatloo Pages 59-67
    Energy hub is a concept relates various energy carriers which has been expanded in recent years. Operation of energy hub is often attended with uncertainties. Therefore, this paper presents a linear model based on information gap decision theory (IGDT) to solve the energy hub problem. This approach can consider plenty of uncertainties, simultaneously. Energy hub under study includes a combined heat and power (CHP) unit, a boiler, a wind turbine and trades electricity with day ahead and real time markets as well as natural gas network. Different uncertainties affect the problem. Here, the uncertainties of real time and day ahead electricity prices, wind turbine generation and natural gas prices are taken into account. Since, nature of IGDT is a bi-level optimization problem, it has been linearized using the Karush Kohen Tucker (KKT) conditions and strong duality theorem and then, it is solved. The simulations have been done on the mentioned case study verifying the efficiency of the proposed model.
    Keywords: Information gap decision theory, energy hub, uncertainty, KKT conditions
  • S.Mahdi Kazemi, Razi, Hossein Askarian, Abyaneh*, Hamed Nafisi, Mousa Marzband, Masoud Samadian, Zakaria Pages 68-77
    In recent years, multi-energy microgrids including electricity, gas and thermal are more grown; that presents demand response (DR) models considering multi-energy storages and renewable resources. Appropriate DR management with storages may lead to optimal flexibility. In this paper, a probabilistic linear model is introduced to assess the effect of flexibility and DR. In the proposed model, electrical and thermal DR, multi-energy storages, and participation in reserve market are considered as the main contribution. The proposed model guarantees thermal comfort as well as increasing flexibility and reserve commitment. By applying the proposed method on a distribution network in UK, it is illustrated that by utilization of the proposed DR program the flexibility of microgrid increases and the cost of operation decreases.
    Keywords: Flexibility, multi-energy microgrid, multi-energy storage, electrical, thermal demand response, thermal comfort
  • Rahim Dabbagh*, Mehdad Melki Pages 78-87
    Reducing electric power theft is a significant part of the potential benefits of implementing the concept of smart grid. This paper proposes a data-based approach to identify locations with unusual electricity consumption. The new distance-based method classifies the new data as violator costumers, if their distance is long to the primary consumption data. The proposed algorithm determines the number of final clusters based on the number of initial clusters and a specific index. This method is based on the dynamic fuzzy clustering algorithm. The framework removes the defect of violator subscribers by mistake. In this article are studied regional and subscriber sections of Urmia city between 2000 and 2017 years and significantly more effective than other methods of uncontrolled learning and introduced as an efficient unsupervised developed method
    Keywords: Supplier, Supply Chain, Dematel, ANP