فهرست مطالب

کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران - سال دهم شماره 3 (پیاپی 24، پاییز 1400)

مجله کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران
سال دهم شماره 3 (پیاپی 24، پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/23
  • تعداد عناوین: 9
|
  • منیره احمدی، سید حسین حسینی*، مرتضی فرسادی صفحات 1-13

    ایستگاه های شارژ یکی از مهمترین تجهیزات شارژ برای خودروهای برقی (EV) محسوب می شوند. یکی از مهم ترین چالش های ایستگاه های شارژ جایابی بهینه آن می باشد که عملا بهره برداری از اجزای سیستم را در ناحیه ماکزیمم  قرار می دهد. .  شبکه های توزیع حلقه نهایی زنجیره تامین انرژی الکتریکی برای مصرف کنندگان می باشد.لذا کارایی اقتصادی و فنی هرچه بیشتر این شبکه ها تضمین کننده یک آینده پایدار و مطمین در صنعت برق می باشد در این راستا بررسی نقش ایستگاهای خودروهای الکتریکی بسیار مهم خواهد بود. در این مقاله جایابی بهینه ایستگاه های شارژ و دشارژ و برنامه ریزی بهره برداری  بهینه خودروهای برقی در یک شبکه توزیع مورد بررسی قرار گرفته است. فاکتورهای موثر در انتخاب محل و میزان شارژ و دشارژ بهینه در ایستگاه ها ترکیبی از مسایل فنی و اقتصادی می باشد. در خصوص مسایل فنی، حداقل سازی تلفات، حداقل سازی افت  ولتاژ در فیدرها و یکنواخت سازی منحنی بار شبکه مدنظر قرار گرفته است. در زمینه اقتصادی، جایابی ایستگاه ها و میزان شارژ و دشارژ به نحوی صورت پذیرفته است که هزینه های شارژ و دشارژ در ایستگاه ها و هزینه کل پرداخت شده بابت خرید توان به حداقل مقدار ممکن برسد. به منظور مدیریت بار در سمت مصرف کننده و هم چنین یکنواخت سازی منحنی بار، برنامه پاسخ تقاضای قیمت محور درنظر گرفته شده و در شبیه سازی ها پیاده سازی شده است. جهت یافتن نقطه کار بهینه از الگوریتم های فراابتکاری ژنتیک، ترکیبی ژنتیک- ازدحام ذرات و ترکیبی ژنتیک- رقابت استعماری استفاده شده است.  کلیه شبیه سازی ها در نرم افزار MATLAB انجام شده و به منظور ارزیابی روش های ارایه شده، صحت سنجی در هر قسمت بر روی سیستم تست استاندارد IEEE  با تعداد شین 69 صورت پذیرفته است.

    کلیدواژگان: جایابی بهینه، خودروهای برقی، ایستگاه های شارژ، برنامه پاسخگویی بار، الگوریتم های فرا ابتکاری
  • عادل خسروی، عباس چترایی*، غضنفر شاهقلیان، سید محمد کارگر صفحات 14-25

    یکی از مشکلات عملکردی کمپرسورهای گریز از مرکز رخداد پدیده سرج در آن ها است که به علت های  مختلف، فشار سیال در داخل کمپرسور معکوس شده و باعث آسیب های جدی به قسمت های مختلف کمپرسور خواهد شد. لذا کنترل سرج یکی از چالش های کنترل کمپرسورها است و باعث گسترش محدوده عملیاتی کارکرد کمپرسور می گردد. در این مقاله مدل دینامیکی کمپرسورهای گریز از مرکز مورد استفاده قرار گرفته و از کنترل کننده تناسبی-انتگرا گیر-مشتق گیر (PID) و کنترل کننده مد لغزشی جهت کنترل پدیده سرج برای فاصله یابی نسبت به خط سرج بهره گرفته شده است. سطح لغزش جدید برای کنترل کننده مد لغزشی تعریف شده و کنترل کمپرسور با استفاده همزمان از شیربازگشتی و دریچه ورودی انجام شده است. برای تضمین پایداری سطح لغزش در نظر گرفته شده از یک تابع لیاپانوف درجه دوم استفاده می شود. با اریه نتایج شبیه سازی رفتار کمپرسور با کنترل کنندهPID  و مدلغزشی، نشان داده شده که کنترل کننده مدلغزشی طراحی شده توانایی کنترل کمپرسور را در سرعت های مختلف بهتر از کنترل کننده PID دارد.

    کلیدواژگان: پدیده سرج، کنترل مد لغزشی، کمپرسور، شیر بازگشتی، کنترل کننده تناسبی مشتق گیر انتگرال گیر
  • ابراهیم سلیمانی، سید امیرعباس علومی*، آزاده قشقایی، شهریار زندیان صفحات 26-33

    یکی از مشکلات اساسی کشور ما در فصول گرم سال، کمبود برق می باشد. با توجه به این مشکل و همچنین افزایش روزافزون مصرف انرژی و اهمیت آن، بهینه سازی سیستم های تولید قدرت و تلاش برای افزایش بازده ی آنها و رفع کمبودها، امری بسیار مهم و ضروری می باشد. پژوهش حاضر با مدل سازی و شبیه سازی مولد گازی G13 آلستوم[1] نیروگاه سیکل ترکیبی یزد در نرم افزار ترموفلو، به بررسی تاثیر کاربرد سیستم جذبی بر عملکرد واحد از جمله توان تولیدی و راندمان، با توجه به خصوصیات منحصر به فرد نیروگاه و همچنین شرایط اقلیمی شهر یزد پرداخته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از سیستم جذبی دمای هوای ورودی به کمپرسور به میزان 20 کاهش می یابد که موجب افزایش توان تولیدی به میزان 38/20% نسبت به حالت ساده و بدون انجام خنک کاری می شود. این سیستم همچنین باعث بهبود راندمان واحد مذکور به میزان 88/1% نسبت به حالت ساده می شود. در این تحقیق همچنین شبیه سازی سیستم فاگ که در حال حاضر در مولد مذکور مورد استفاده قرار دارد؛ انجام شده که نتایج حاصل نشان از افزایش بیشتر توان در سیستم جذبی نسبت به سیستم فاگ به میزان 32/5% می باشد. در ادامه جهت اعتبارسنجی و اطمینان از صحت عملکرد مدل شبیه سازی شده، نتایج حاصل با مقادیر واقعی در حالت حداکثر بار[2] و شرایط محیطی مختلف و همچنین مقادیر موجود در اسناد و مدارک مولد G13 نیروگاه یزد مقایسه شده است. یکی از نوآوری های پژوهش حاضر استفاده از حرارت خروجی واحد کرافت می باشد که در حال حاضر محصولات حاصل از احتراق این مولد به محیط اطراف داده می شود. در صورت استفاده از این سیستم شاهد بهبود راندمان واحد کرافت، راندمان کلی نیروگاه و همچنین کاهش انتشار آلاینده های زیست محیطی به محیط خواهیم بود که این امر به تنهایی از هزینه های بسیار زیاد اجتماعی جلوگیری می کند.

    کلیدواژگان: چیلر جذبی، سیکل تبرید، ترموفلو، نیروگاه سیکل ترکیبی یزد، واحد آلستوم، واحد کرافت
  • رعنا حیدری، جواد نیکوکار*، مجید گندمکار صفحات 34-47

    با توجه به روند پیشرفت تکنولوژی های استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و حمایت سیاست گذاران حوزه انرژی جهت استفاده بیشتر از این منابع پاک و ارزان، تحقیقات بسیاری درجهت بهره گیری هرچه بیشتر از این گونه انرژی ها در حال انجام است. محدودیت هایی از قبیل ظرفیت پایین، عدم قطعیت توان خروجی و مشکلات پایداری، استفاده از منابع انرژی پراکنده را پرهزینه و دشوار ساخته است. برای رفع این مشکلات،  مفهومی جدید با عنوان نیروگاه مجازی پیشنهاد شده است. در این مقاله یک مدل کامل برای برنامه ریزی بهینه یک نیروگاه مجازی ارایه شده به صورتی که عدم قطعیت های منابع تولید پراکنده نظیر انرژی باد و خورشید و همچنین خودرو های الکتریکی در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، از پاسخ گویی بار که مدلسازی آن بر مبنای پاسخ گویی بار مبتنی بر قیمت برای بارهای معمولی و مبتنی بر تشویق برای خودروهای الکتریکی می باشد استفاده شده  و در نهایت تابع هدف ارایه شده با روش برنامه ریزی خطی صحیح مختلط  بهینه گردیده و یک شبکه 32 شینه مورد مطالعه قرار گرفته که هدف بیشینه سازی سود نیروگاه مجازی بوده که برای این کار از استفاده همزمان از پاسخ گویی بار و خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه استفاده شده است.

    کلیدواژگان: نیروگاه مجازی، پاسخ گویی بار، خودروی الکتریکی، برنامه ریزی خطی صحیح مختلط
  • مهری مهرجو*، محمدجواد تناکیان، سمیرا نوفرستی صفحات 48-61

    فرا سامانه اندازه گیری به عنوان یکی از راهبردهای هوشمند سازی شبکه توزیع برق، جهت ارسال و دریافت میزان مصرف، دیماند، ولتاژ و جریان بین مشترکین و شرکت های توزیع برق بکار گرفته می شود. برای راه اندازی فرا سامانه اندازه گیری، فناوری های بیسیم مخابراتی گوناگونی به عنوان زیرساخت مخابراتی شبکه در کشور های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. این فناوری ها از نظر مشخصات فنی مثل نرخ بیت داده، فرکانس مورد استفاده، تاخیر و منطقه تحت پوشش متفاوتند و انتخاب یک یا چند فناوری از میان آنها، نیاز به بررسی همه جانبه نیازمندی های فنی خاص شبکه، میزان توسعه فناوری و شرایط اقتصادی هر کشور دارد. با این دیدگاه، در این مقاله، ابتدا با تکیه بر روی مشخصات فیزیکی و نحوه دسترسی به محیط بیسیم، مروری بر فناوری های موجود خواهیم داشت. به منظور تفکیک مناسب حوزه عملکرد، فناوری ها را در سه دسته، برد کوتاه، برد متوسط و برد بلند، و در دو گروه با فرکانس آزاد و با فرکانس انحصاری تقسیم بندی می کنیم. همچنین، سازوکار دسترسی هر فناوری به محیط انتقال بی سیم را از نظر مناسب بودن آن از نظر تاخیر ارسال و حجم ارسال اطلاعات بررسی می نماییم، سپس، مجموعه ای از معیارهای کیفی برای انتخاب زیرساخت مناسب فراسامانه اندازه گیری را معرفی می نماییم. پشتیبانی فناوری در ایران، منبع باز یا انحصاری بودن فناوری، هزینه راه اندازی و نگهداری شبکه که از دیدگاه اجرایی از اولویت بالایی برخوردارند، را به عنوان معیار ارزیابی فناوری ها پیشنهاد می دهیم. در انتها، همه فناوری های معرفی شده در مقاله را براساس معیارهای معرفی شده مورد نقد و ارزیابی قرار می دهیم.

    کلیدواژگان: فناوری های بیسیم مخابراتی، فراسامانه اندازه گیری، شبکه هوشمند برق
  • محمدرضا خسروی، کامبیز شاهرودی*، علیرضا امیرتیموری، نرگس دل افروز صفحات 62-74

    صنعت برق از مهمترین صنایع زیربنایی موجود در هر کشور بوده که به دلیل سرمایه بر بودن، افزایش کارایی و بهره وری در آن از اهمیت زیادی برخوردار است. بر این اساس، ایده اصلی این مطالعه، ارایه مدل جدیدی برای ارزیابی کارایی شرکت های برق منطقه ای ایران از طریق تلفیق مفهوم دوسوتوانی سازمانی و تکنیک تحلیل پوششی داده های شبکه ای است. مدل پیشنهادی بر مفهوم دوسوتوانی استوار است. دوسوتوانی یکی از جدیدترین موضوعات مورد بررسی در حوزه مسایل سازمان و مدیریت است که آن را می توان به توانایی سازمان در تمرکز بر بهره برداری (استفاده از قابلیت های موجود) و اکتشاف (کشف قابلیت های جدید) تعریف کرد. در این مطالعه به کمک مدل های شبکه ای تحلیل پوششی داده ها، فرآیندهای داخلی 16 شرکت برق منطقه ای در قالب دو مرحله «طرح و توسعه» و «بهره برداری» تجزیه و تحلیل شده و دوسوتوانی و کارایی شرکت ها محاسبه شد. یافته ها بیانگر این است میانگین کل صنعت برق در دوسوتوانی تعادلی و ترکیبی از نمره قابل قبولی برخوردار است؛ اما نمره دوسوتوانی تعادلی شرکت ها نشان می دهد میان کارایی بخش های طرح و توسعه و بهره برداری آنها اختلاف معنی داری وجود دارد. به بیان دیگر، یافته ها نشان می دهد بخش طرح و توسعه شرکت های برق منطقه ای ایران نتوانسته به موازات بخش بهره برداری توسعه یابد و ادامه این وضعیت نامتوازن، صنعت برق را در سال های آینده با چالش هایی از جمله شکاف عرضه و تقاضای برق و افزایش خاموشی ها مواجه می نماید.

    کلیدواژگان: دوسوتوانی، ارزیابی کارایی، تحلیل پوششی داده های شبکه ای، صنعت برق ایران، شرکت برق منطقه ای
  • سعید شاهی مریدی، سید حامد موسوی راد*، میترا میرحسینی، حسین نیک پور صفحات 75-84

    تلفات برق در شهرستان جیرفت در استان کرمان به عنوان یک دغدغه برای شرکت توزیع نیروی برق جنوب استان کرمان  محسوب می شود که منجر به ضرر و زیان مالی و کاهش درآمد شرکت می شود. لذا این شرکت برای تمرکز  و رسیدگی بر عوامل اصلی تلفات در این شهرستان نیاز به اولویت بندی این عوامل دارد. در نتیجه هدف این تحقیق اولویت بندی عوامل تلفات برق در شهرستان جیرفت می باشد. در این مقاله با استفاده از تحقیقات گذشته و مصاحبه با خبرگان این حوزه ابتدا معیارهای اصلی دخیل در تصمیم گیری شناسایی شدند و سپس با استفاده از روش تحلیل سلسه مراتبی معیارها وزن گذاری شدند. در ادامه عوامل تلفات با استفاده از مستندات شرکت شناسایی شدند و با استفاده از روش تاپسیس عوامل تاثیرگذار با توجه به معیارهای وزن گذاری شده اولویت بندی شدند. نتایج تحقیق نشان داد در شهرستان جیرفت از بین عوامل تلفات فنی، تلفات کنتور و وسایل اندازه گیری و تلفات ناشی از نامتعادلی بار در فازها و توزیع تکفازه فشار ضعیف به ترتیب در اولویت اول و دوم قرار دارند. همچنین استفاده غیر مجاز از برق به صورت مخفی و پنهان به عنوان مهم ترین عامل تلفات غیر فنی در این تحقیق شناخته شد.

    کلیدواژگان: تلفات برق، تحلیل سلسله مراتبی، تاپسیس، تصمیم گیری چند معیاره
  • رضا آرطیس، مجتبی شیوایی*، محسن اصیلی صفحات 85-96

    در این مقاله، یک چارچوب سه سطحی جدید برای برنامه ریزی توسعه ریزشبکه های چندگانه در مقابل ریسک های لرزه ای ناشی از زمین لرزه ارایه می شود. در چارچوب سه سطحی پیشنهادی، مسئله سطح پایین با بیشینه سازی سود مشارکت ریزشبکه ها و کمینه سازی حذف بار اقدامات اصلاحی کوتاه مدت شامل بازآرایی و توزیع بهینه منابع تولیدی را تعیین می نماید. در مسئله سطح میانی، ماهیت غیرقابل پیش بینی وقوع زمین لرزه و تاثیرات آن بر روی تجهیزات شبکه توزیع به وسیله یک روش جدید تولید سناریو مبتنی بر مدل دقیق کاهندگی و منحنی های شکنندگی مدل سازی می شود. در مسئله سطح بالایی، طرح های توسعه ریزشبکه ها   به عنوان اقدامات پیشگیرانه بلندمدت با هدف کمینه سازی هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری منابع تولیدی و بیشینه سازی سود مشارکت تعیین می گردند. به منظور حل چارچوب برنامه ریزی پیشنهادی که یک مسئله بهینه سازی چندسطحی، غیرمحدب، خطی و آمیخته با اعداد صحیح است، از الگوریتم جستجوی ملودی استفاده می شود. اثربخشی چارچوب پیشنهادی توسط چندین سناریو بر روی یک شبکه توزیع استاندارد 9- باس 33 کیلوولت تست شده است. نتایج شبیه سازی بیانگر سودمندی چارچوب برنامه ریزی سه سطحی پیشنهادی است.

    کلیدواژگان: اقدامات اصلاحی کوتاه مدت، اقدامات پیشگیرانه بلندمدت، الگوریتم جستجوی ملودی، برنامه ریزی توسعه ریزشبکه های چندگانه، منحنی شکنندگی
  • ابوذر صمیمی*، مهدی نیکزاد صفحات 97-108

    هدف شبکه های هوشمند در سراسر جهان، تامین برق قابل اطمینان و تاب آور به مشترکین می باشد. در اتفاقات بزرگ ناشی از حوادث طبیعی، منابع تولید پراکنده در تغذیه قابل اطمینان و تاب آور بارهای شبکه نقش کلیدی را بازی می کنند. تاب آوری سیستم های قدرت را می توان به عنوان توانایی سیستم در آماده سازی و برنامه ریزی برای جذب آسیب و تطبیق/ بازیابی به منظور جلوگیری از تاثیرات حوادث مشابه در آینده تعریف کرد. بنابراین، تاب آوری یک سیستم قدرت بطور خلاصه به سه مشخصه پیشگیری [1]، قابلیت تداوم برق رسانی [2]  و بازیابی [3] نسبت داده می شود. بهبود در هر یک یا تمام این سه مشخصه، تاب آوری کل سیستم را بهبود می دهد. در این مقاله، یک الگوریتم بازیابی بهبود یافته در سیستم های توزیع، با حضور منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر و قابل برنامه ریزی برای افزایش قابلیت تداوم تغذیه بارهای قطع شده ناشی از حوادث شدید همانند حوادث طبیعی ارایه می شود. در مدل ارایه شده، یک استراتژی بهینه برای بازیابی حداکثر بارها با مینیمم عملکردهای کلیدزنی و حداکثر بازیابی بار تحت شرایط خطا پیشنهاد می شود. در روش پیشنهادی، از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک الگوریتم قدرتمند در بهینه سازی استفاده شده و چگونگی پیاده سازی و حل مدل پیشنهادی توسط الگوریتم ژنتیک معرفی می گردد. کارایی روش پیشنهادی بر روی شبکه تست 33 باس IEEE بررسی و نتایج حاصل تحلیل شده است.

    کلیدواژگان: تاب آوری، بازیابی بهینه، منابع تولید پراکنده، الگوریتم ژنتیک، تولید سناریو، عدم قطعیت
|
  • Monireh Ahmadi, Seyed Hossein Hosseini*, Murtaza Farsadi Pages 1-13

    Charging stations are one of the most important pieces of equipment for electric vehicles (EV). One of the most important challenges of charging stations is their optimal location, which practically puts the operation of the system components in the maximum area. Distribution networks are the final link in the electricity supply chain for consumers. Therefore, the economic and technical efficiency of these networks guarantees a stable and secure future in the electricity industry. In this regard, it is very important to study the role of EVstations. This paper investigates, the optimal location of charging and discharging stations and the optimal operation planning of Evs in a distribution network. The effective factors in choosing the location and the optimal charging and discharging rate in the stations are a combination of technical and economic issues. Regarding technical issues, the minimization of losses, the minimization of voltage drop in feeders and the uniformity of the network load curve were considered. In the economic field, the stations were located and the charging and discharging rates were determined in such a way that the charge and discharge costs in the stations and the total cost paid for the purchase of power were minimized as much as possible. In order To manage the load on the consumer side and to unify the load curve, the price-based demand response program was considered and implemented in the simulations.To find the optimal working point, genetic metaheuristic algorithms, genetic combination-particle swarm and genetic combination-colonial competition were used. All simulations were performed in MATLAB software To evaluate the proposed methods, validation was performed in each part on the IEEE standard testing system with a bus number of 69.

    Keywords: Optimal placement, Electric Vehicles, Charging Stations, Load Response Program, Metaheuristic Algorithms
  • Adel Khosravi, Abbas Chatraei*, Gazanfar Shahgholian, Sayed Mohammad Kargar Pages 14-25

    A compressor is a machine that is used to increase the pressure of various gases. How to increase the pressure depends on the compressor type. One of the functional problems of centrifugal compressors is the phenomenon of the surge, which is still an obscure and unknown phenomenon that can induce mechanical or thermal stress in the system and cause a lot of damage. This type of aerodynamic instability reduces the compression ratio at both ends of the compressor, thereby reducing the overall efficiency of the system. In general, when a surge occurs, it causes process turbulence, the degradation of overall compressor efficiency, the reduction of compressor life due to mechanical damage to seals, bearings, rotor, and impellers, and the loss of internal freedoms and sensitive mechanical parts of the system. Therefore, surge control is one of the challenges of compressor control and expands the operating range of compressor operation. A map compressor consists of two axes, horizontal and vertical, as well as a set of curves that show the horizontal axis of the flow (capacity) and the vertical axis, head or pressure. Compressors must change their speed to change the output flow. For each speed, there is a minimum point and a maximum flow point within which the compressor operation is stable and predictable. The maximum capacity point is called the stone wall point and the minimum capacity point is called the vertex point. The surge line (SL) of a compressor is formed by connecting the surge points at different speeds. If the compressor works on the right side of the surge line, it is in a steady state, but if it works on the left side of the surge line, it is in an unstable or surge state. Using methods based on active surge control, the instabilities leading to the surge can be eliminated, and the area of stable performance of the system can be extended to the surge line, and thereby the stable area of the system can be widened. This paper uses a dynamic model of centrifugal compressors with a recycle valve, as well as a proportional-integrator-derivative (PID) controller and a sliding mode controller, to control the surge phenomenon with a compressor control approach based on the surge control line. A new sliding surface is defined for controlling sliding mode, and it is controlled by using recycle valve and a compressor inlet valve. A quadratic Lyapunov function is used to ensure the stability of the intended slip surface. The two approaches of inlet and recycle valve are expressed individually and collectively. The results of simulation in MATLAB state that among the compressor with a PID controller and the compressor with sliding mode, the latter outperforms the former in controlling the compressor at different speeds. Based on the comparison of the results, the amplitude of the control signal in the sliding mode is less than PID and the system reaches a stable state with less energy consumption, which shows better control by the sliding mode than by PID

    Keywords: surge phenomenon, sliding mode control, compressor, Recycle valve, Proportional–integral–derivative controller
  • Ebrahim Soleimani, Seyed AmirAbbas Oloomi*, Azadeh Ghashghaei, Shahriyar Zandian Pages 26-33

    One of the main issues of Iran is power deficiency in hot months. Due to the ever-increasing demand for energy and its consumption, it is of critical importance to optimize power-generating systems, improve their efficiency, address their drawbacks. This research aims at studying the effect of adsorption systems on the performance of the unit (its production power and efficiency) in the climate of Yazd by simulating a G13 Alstom generator in thermoflow. The results showed that using absorption systems-reduced the inlet air temperature by 20ºC, which, in turn, increased overall production power by 20.38% in comparison to when there was no cooling of the inlet air. This system also improved the aforementioned unit’s efficiency by 1.88%. The fog system was also simulated in this research. The results demonstrated that the absorption system showed a better efficiency in comparison to the fog system by 5.32%. To ascertain the validity of the model, it was validated against the real operational data for the G13 unit in base load and in different environmental conditions, as well as against the data present in the documents associated with the Yazd Power Plant. One of the novelties of this study is using heat in the craft unit outlet, which is currently released to air. If this system is applied to the unit, the efficiency of the craft unit and power plant will be improved. Moreover, this will reduce the emission of environmental pollutants into the air, which will ultimately cause a major reduction in social expenses.

    Keywords: Absorption chiller, Refrigeration cycle, Thermoflow, Yazd combined cycle power plant, Alstom unit, Craft unit
  • Rana Heydari, Javad Nikoukar*, Majid Gandomkar Pages 34-47

    Due to the progress of renewable energy technologies and the intention of energy policymakers to use these clean and cheap resources, many studies have focused on ways to take advantage of these energies. Limitations, such as low capacity, output power uncertainty, and sustainability problems, make the use of distributed energy resources costly and difficult. Among distributed generation resources, renewable energy resources such as wind energy and solar energy are more environmentally friendly and are used more than other technologies. Despite the many advantages of these resources, their output power depends on such factors as wind speed and solar intensity, which cannot be accurately predicted. For this reason, the infiltration[MSH1]  of high levels of these resources into power systems increases system uncertainty and can reduce reliability while system reliability is very important for power system designers and operators, as well as energy consumers. To solve these problems, a new concept, named virtual power plant, is proposed. A virtual power plant is a collection of distributed energy resources that come together to participate in the market. Virtual power plants can efficiently coordinate, aggregate, and manage different distributed energy resources such as distributed generation, energy storage systems, and controllable loads. These plants are flexible agents for a range of distributed energy sources that can be used in wholesale markets to provide services to system operators. The energy management system is the heart of a virtual power plant that coordinates the flow of power from generators, controllable loads, and energy storage devices. This paper proposes a full model for optimal planning of a virtual power plant if uncertainties of distributed generation sources such as wind and solar energy, as well as electrical vehicles, are considered. To prevent the negative effects of the presence of electric vehicles on electricity networks, especially in virtual power plants, it is necessary to charge these vehicles in a controlled manner and with careful planning. In addition, the demand response whose modeling is based on price-based demand response for non-users and encouragement-based for electric vehicles is optimized on two scenarios, and a 32-bus network is studied. The main goal of the research is to maximize the profit of the virtual power plant for the simultaneous use of load response and electric vehicles with the capability of connecting to the grid.

    Keywords: Virtual power plant, Demand respons, Electric vehicles, Mixed integer linear programming
  • Mehri Mehrjoo*, MohammadJavad Tanakian, Samira Noferesti Pages 48-61

    Advanced Metering Infrastructure (AMI), as one of the components of smart power distribution networks, is used to send and receive the consumption, demand, voltage, and current between subscribers and electricity power distribution companies. To set up AMI, various wireless technologies have been used as the telecommunication network infrastructure in different countries. These technologies vary in terms of technical specifications, such as bit rate, frequency, latency, and coverage area. The selection of a technology among them requires a comprehensive study of specific technical requirements of the power distribution network, wireless technology development, and specific economic conditions of each country. From this viewpoint, we first review the research conducted on the design of smart grid telecommunications infrastructure. Then, we review the deployed wireless technologies based on their physical specifications and the way of access to the wireless medium. To differentiate their field of performance properly, we divide the technologies into three categories: short-range, medium-range, and long-range; in addition, we divide them into two groups: licensed and unlicensed operating frequency. Then, we examine the  topology and medium access mechanism of each technology in terms of its transmission delay and transmission capacity; from an executive point of view, we prioritize a set of qualitative criteria for selecting wireless telecommunication technology of AMI in Iran including having technology support in our country, being an open-source technology, having low network setup and maintenance cost, data transmission rate, interference, security and passive defense, ease of design and scalability, medium-access mechanism, and battery life. Then, we compare the wireless technologies, nominated for the telecommunication infrastructure of AMI, based on the proposed criteria. Finally, we suggest some of the most appropriate ones for the congested and geographically extended network of AMI.

    Keywords: Wireless telecommunication technologies, Advanced Metering Infrastructure, Smart grid
  • MohammdReza Khosravi, Kambiz Shahroodi*, Alireza Amirteimoori, Narges Delafrooz Pages 62-74

    The electricity industry is one of the most important infrastructure industries in any country, which is very important due to its capitalization, increasing efficiency and productivity. Accordingly, the main idea of ​​this study is to present a new model for evaluating the efficiency of regional electricity companies in Iran by combining the concept of organizational dual power and network data envelopment analysis technique. The proposed model is based on the concept of dual power. Dualism is one of the newest topics in the field of organizational and management issues, which can be defined as the organizationchr(chr(chr('39')39chr('39'))39chr(chr('39')39chr('39')))s ability to focus on exploitation (use of existing capabilities) and exploration (discovery of new capabilities). In this study, with the help of network models of data envelopment analysis, the internal processes of 16 regional electricity companies in the form of two stages of "design and development" and "operation" in 1397 were analyzed and the ambiguity and efficiency of companies were calculated. The results of evaluating the efficiency of companies with the proposed model indicate that although the average of the entire electricity industry has an acceptable score in equilibrium and combined dual power, but the balance dual power score of regional power companies shows between the efficiency of design and development sectors and There is a significant difference in the operation of companies, and not paying attention to the reasons for this difference can challenge the electricity industry in carrying out its missions in the coming years.

    Keywords: Ambidexterity, Efficiency evaluation, Network data envelopment analysis, Iran electricity industry, Regional electricity company
  • Saeed Shahimoridi, Seyed Hamed Moosavirad*, Mitra Mirhosseini, Hossein Nikpour Pages 75-84

    From the viewpoint of electricity distribution companies, electricity losses are the difference between the delivered energy and the output energy, or in other words, the difference between the energy purchased and the energy sold. Electricity statistics in Iran show a share of about 23 percent of electricity losses, half of which are related to the distribution network. Electricity distribution losses fall into two categories: technical losses and non-technical losses. Technical losses are the part of the losses that occur due to the nature of the equipment in the distribution network. In contrast, non-technical losses are the total loss of electricity that is not due to the electrical nature of the network. Due to the importance of different types of electricity losses, a lot of research has been done in this field in order to reduce these losses as much as possible. However, little research has been conducted on prioritizing waste reduction strategies. Electricity losses in Jiroft City, Kerman province are a concern for Southern Kerman Power Distribution Company as they lead to financial losses and reduce the company’s revenue. According to the received statistics, the energy delivered to this city in 2018 was 1005 million kilowatts, while the sales of the company in this city was 854 million kilowatts. Therefore, the amount of electricity losses in this city is 141 million kilowatts, which is equal to 15% of the delivered energy. Therefore, this company needs to prioritize these factors in order to focus and address the main causes of losses in this city. As a result, this study aims to prioritize the causes of electricity losses in Jiroft City. In this paper, by using previous research and interviews with experts in this field, the main criteria involved in decision making were identified, and they were then were weighted using analytical hierarchical process method. Then, the causes of power losses were identified using the documents of the company, and the effective factors were prioritized according to the weighted criteria using the TOPSIS method. The results showed that, in Jiroft City, among the factors of technical losses, the losses of meters and measuring devices and the losses due to the unbalanced load in phases and single-phase distribution of low pressure were in the first and second priority, respectively. Unauthorized use of electricity in hidden manner was also recognized as the most important cause of non-technical losses in this case study.

    Keywords: power loss, analytic hierarchical process, TOPSIS, multi-criteria decision making
  • Reza Artis, Mojtaba Shivaie*, Mohsen Assili Pages 85-96

    In today’s industrial world, it is indispensable to strengthen the power distribution network infrastructure against unexpected power losses and financial damages caused by earthquakes. This paper presents a new tri-level framework for multi-microgrid expansion planning (MMEP) against seismic risks stemming from the earthquake in which the lower level describes short-term corrective actions as the distribution network operator (DNO)’s reaction after the seismic risks to apply feeder reconfiguration and generation resource redispatch. The intermediate level meticulously models the destructive effects of seismic risks on the power distribution network components, such as substations, feeders, and distributed energy resources (DERs) through a well-defined seismic scenario generation method (SSGM). In the SSGM, with a new point of view, maximum horizontal ground acceleration is modeled using a reduction procedure in terms of effective seismic parameters, including soil type, seismic magnitude, occurrence depth, and surface distance. Additionally, and more importantly, the probability of complete destruction of the power distribution network components is estimated by predetermined fragility curves. Relying on maximum horizontal ground acceleration and probability of complete destruction, multiple seismic scenarios are generated by maximizing the technical-economic damage subject to structural constraints. Then, the worst-case seismic scenario is selected. In the third level, however, the resilient optimal microgrid expansion plans, as the long-term preventive actions after the seismic risks, are identified. The MMEP objectives, modeled through the third level, are the minimization of the investment and operation costs and maximization of participation profits while satisfying long- and short-term constraints over the planning horizon. A potent melody search algorithm (MSA) is widely employed to solve the proposed large-scale mixed-integer linear tri-level framework. The proposed planning framework is implemented on a standard 9-bus 33-kV test system to demonstrate the feasibility and effectiveness of the newly developed framework. The simulation results corroborate the effective performance of the proposed planning framework in improving the resilience of power distribution networks against seismic risks.

    Keywords: Fragility curves, long-term preventive actions, melody search algorithm (MSA), multi-microgrid expansion planning (MMEP), short-term corrective actions
  • Abouzar Samimi*, Mehdi Nikzad Pages 97-108

    Smart grids all over the world aim at providing reliable and resilient power to customers. During major contingencies of large-scale natural disasters, Distributed Generations (DGs) play a key role in delivering a resilient and reliable supply of loads. Major natural disasters such as floods and hurricanes often cause lengthy interruptions in electricity distribution systems and degrade the level of service to end-users. The utilities have mainly focused on restoring the distribution system since the power grid is susceptible to natural disasters. A resilient systemchr('39')s primary purpose is to allow the restoration of out-of-service loads as soon as possible after an extreme event. The resilience of a power system can be defined as “the ability of the system to prepare and plan for absorbing the damage and adapting/recovering in order to prevent the impacts of similar events in the future”. Therefore, the resilience of a power system is briefly attributed to three aspects of prevention, survivability, and recovery.  Improvements in any or all of these features can enhance the overall resilience of the power system. This paper presents a self-healing restoration algorithm for power distribution systems exposed to extreme natural disasters. Indeed, an improved restoration algorithm in distribution systems in the presence of renewable and dispatchable DGs is proposed for enhancing the survivability of out-of-service loads due to extreme events, like natural disasters. The algorithm can analyze the effects of multiple faults, which arise due to a low-probability, high-impact event like a natural disaster. In the presented method, an optimal strategy is introduced to restore maximum loads with minimum switching operations and maximum load restoration under fault conditions. In order to consider uncertain parameters, a stochastic scenario-based approach is considered and the expected values as objectives are minimized to consider the effect of all scenarios. In the proposed method, the Genetic Algorithm (GA) is utilized as a powerful algorithm in optimization and how to implement and solve the proposed model by the GA is introduced. An evaluation of the proposed approach is conducted through a typical case study. A modified IEEE 33-node system is considered for this reason. The simulated results indicate that in the presence of microgrids and an automated switching-based distribution system, the systemchr('39')s resilience is improved significantly. However, the present study did not address microgridschr('39') dynamic response. In the event of extreme natural disasters, utilities can use the proposed algorithm to improve the recovery of out-of-service loads.

    Keywords: Resiliency, Optimal Restoration, Distributed Generations, Genetic Algorithm, Scenario Generation, Uncertainty