دانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29514420230129Hybrid Renewable Energy Generation System with Modified Control System Via Harmony Search Algorithmسامانۀ تولید انرژی تجدیدپذیر ترکیبی با سیستم کنترل بهبودیافته با استفاده از الگوریتم جستوجوی هارمونی215113350FAعلیرضاهاتفی عین الدیناحمدصادقی یزدانخواهرسولکاظم زادهJournal Article20230129In recent years, due to the economical advantages, environmental friendly attribute and renewable generation cycle, the renewable power sources have gained a great attention as a main alternative to traditional power resources. However, as a main deficiency, a renewable power system has low reliability, because of the stochastic and the un-deterministic generation pattern of these resources. In order to obviate the mentioned deficiency, this paper proposes a hybrid renewable generation system with primary sources of wind and photovoltaic generation units, and a fuel cell storage system as a backup unit. Also a power management strategy is proposed to maintain the power balance between the renewable power generation and load power consumption. Moreover, to modify the control system performance and system efficiency, PI controllers are modified by application of a heuristic optimization method, called harmony search algorithm. The simulation study of the proposed hybrid renewable energy system and presented power management strategy is carried out in MATLAB/SIMULINK software framework. The simulation results determine the effectiveness of the proposed solution by increasing the total system efficiency and improving transient behavior of system.در طی سالهای اخیر، منابع تولید انرژیهای نو، همچون انرژی بادی و خورشیدی، بهدلیل دارا بودن مزایایی از قبیل بهرۀ اقتصادی، آلودگیهای زیستمحیطی ناچیز و تجدیدپذیر بودن چرخۀ تولید، بهعنوان جایگزین اصلی منابع سوختهای فسیلی مورد توجه قرار گرفتهاند. با وجود این، قابلیت اطمینان پایین بهدلیل ماهیت تولید غیرقطعی و نوسانی منابع تجدیدپذیر، ازجمله مهمترین معایب این منابع به شمار میآید. بهمنظور برطرف ساختن عیب یادشده، در این مقاله یک سامانۀ تجدیدپذیر ترکیبی متصل به شبکه، با منابع تولید اولیۀ انرژی بادی و برق خورشیدی و منبع پشتیبان پیل سوختی معرفی شده است. یک راهکار مدیریت توان با هدف ایجاد تعادل بین مقدار توان تولیدی منابع اولیه و مقدار توان مصرفشده توسط بارهای متصل به سامانه، پیشنهاد شده است. همچنین بهمنظور افزایش بازده سامانه و بهبود عملکرد سیستم کنترلی، الگوریتم ابتکاری جستوجوی هارمونی برای بهبود عملکرد کنترلکنندههای proportional-integral((PI، مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج بهدستآمده از شبیهسازی سامانۀ مذکور با الگوریتم مدیریت توان پیشنهادی در نرمافزار MATLAB/SIMULINK، ضمن اثبات کارایی آن، تأثیر استفاده از روش جستوجوی هارمونی در بهبود حالات گذرای سیستم و همچنین افزایش بازده کلی سامانه را نشان میدهد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113350_23b87c64905d78fc7af5548c55d09577.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29514420230129Parallel Distributed Compensation based Fuzzy Control Design for A Wind Turbineطراحی جبرانساز توزیعشدۀ موازی فازی برای ناحیۀ جذب حداکثر توان از یک توربین باد1623113351FAیاسرشکری کلاندرقعلی اکبرافضلیانJournal Article20230129Wind turbine is one of the important electrical power sources which have fastest growth rate among renewable energy sources. Several researchers have had contributions in maximizing power efficiency of wind turbines. To take advantages of linear control technique, this paper is devoted to linear the wind turbine nonlinear dynamics with respect to one parameter. Afterwards a fuzzy T-S model is implemented over linear models. Therefore output of the fuzzy model would be a linear model. This simplification allows using a gain scheduling controller named PDC. This controller is designed based on T-S fuzzy model of the wind turbine to apply appropriate feedback gains corresponding to the wind speed variations. Considering common areas of the wind turbine model and the controller membership functions, in conjunction with LMIs analysis a Lyapunov function is proposed to improve the stability. Finally a comparison is down between PID controller and the article approach.توربین بادی یکی از مهمترین منابع تولید برق است که سریعترین رشد را در بین منابع تجدیدپذیر انرژی از لحاظ ظرفیت تولید، به خود اختصاص داده است. دغدغۀ کار کنترل بر روی این سیستم، بهسبب برداشت انرژی با بازدهی بالا، همواره مد نظر محققان بوده است. از آنجایی که توربین بادی دارای یک مدل ریاضی غیرخطی است، برای استفاده از تکنیکهای کنترل خطی در این گزارش، ترم غیرخطی برحسب یک پارامتر خطیسازی شده و سپس مدل فازی T-S بر روی مدلهای خطی کارگزاری میشود تا متناسب با سرعت باد، استنتاجی از مدلهای خطی شده را در هر لحظه نتیجه دهد. در مرحلۀ بعد، یک کنترلکنندۀ بهره برنامهریزیشدۀ فازی تحت عنوان «جبرانساز توزیعشدۀ موازی (PDC)» در فضای حالت استفاده شده است که مبتنی بر مدل فازی T-S توربین بادی، با تغییر سرعت باد تغییرات لازم در بهرههای بازگشتی را اعمال میکند. با توجه به تداخل توابع عضویت در مدل توربین و کنترلکننده، بهکمک تابع Lyapunov مخصوص با استفاده از نامساویهای ماتریسی خطی اثبات میگردد که کنترلکنندۀ طراحیشده، سیستم پایداری را ایجاد کرده است. در نهایت، مقایسهای بین کنترلکنندههای کلاسیک تناسبیـانتگرالگیرـمشتقگیر (PID) و طرح مقاله صورت گرفته است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113351_370eb526992c9f808ba094650e494356.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29514420230129Control of Stand-Alone Doubly Fed Induction Generator-Based 660 kW Wind Turbineکنترل ژنراتور القایی تغذیۀ دوگانه برای توربین بادی 660 کیلوواتی در حالت مستقل از شبکه2439113352FAمعراجنوروزیدانشگاه تهرانشاهرخفرهنگیدانشگاه تهرانحسینایمان عینیدانشگاه تهرانJournal Article20230129In this paper, control of doubly fed induction generator (DFIG) for a variable speed wind turbine in stand-alone mode is analyzed and simulated. The purpose of stand-alone mode in this paper is a wind turbine which is assumed without the presence of energy storage systems (ESS) and other distributed generators (DGs). A large number of wind turbines installed in Iran are from 660 kW type and until now in Iran has not been worked on a 660 kW wind turbine with DFIG in stand-alone operation. Therefore, with considering advantages of the DFIG for wind turbine, these researches are important. In this regard, a case study is done on a 660 kW wind turbine of Vestas Company in order to design the desired controlling structures for DFIG in stand-alone mode operation. Also the direct and indirect stator voltage control methods based on vector control are analyzed. Finally, two simulation scenarios are employed to verify the designed controlling structures these results are analyzed in detail.در این مقاله، کنترل ژنراتور القایی تغذیۀ دوگانه (DFIG) برای توربین بادی سرعت متغیر جهت تغذیه بار محلی در حالت مستقل از شبکه، مورد تحلیل و شبیهسازی قرار میگیرد. در این مقاله، منظور از توربین بادی مستقل از شبکه، تغذیۀ بار بهتنهایی، بدون وجود عناصر ذخیرهکنندۀ انرژی و بدون حضور دیگر منابع تولید پراکنده است. تعداد زیادی از توربینهای بادی نصبشده در ایران، از نوع 660 کیلوواتی میباشند و از طرفی تاکنون در مراجع داخل، مطالعه بر روی توربین بادی 660 کیلوواتی با استفاده از DFIG و در حالت مستقل از شبکه صورت نگرفته است، بنابراین با توجه به مزایای استفاده از DFIG در توربین بادی، ضرورت این نوع پژوهش احساس میشود. در همین راستا، مطالعۀ موردی روی توربین بادی 660 کیلووات شرکت وستاس و با هدف طراحی ساختار کنترلی مطلوب بهمنظور استفاده از DFIG در حالت مستقل از شبکه انجام میشود. دو روش کنترل مستقیم ولتاژ و غیرمستقیم ولتاژ استاتور بر پایه کنترل برداری نیز بررسی میشوند. در انتها برای صحتسنجی، دو سناریو جهت شبیهسازی مد نظر است که نتایج آن بهطور مفصل، مورد تحلیل قرار میگیرد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113352_798c297deee849fcb61f107904b6e644.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29514420230129Quality of Agricultural Residues as Solid Fuel for Energy Resourcesبررسی کیفیت پسماندهای کشاورزی بهعنوان سوخت جامد در تولید انرژی4049113353FAمعصومهامیریدانشگاه محقق اردبیلیآرشنجفیدانشگاه محقق اردبیلیJournal Article20230129Finitude of fossil fuels and its environmental damage is a major challenge to the use of renewable energy sources such as biomass. The world's largest source of biomass is agricultural residues in this study, the possibility of using agricultural waste as fuel in the combustion chambers in the Ardabil province has been investigated. The agricultural residues of Ardabil province are studied and finally the wheat and barley straws are selected due to extra production, low nutritious for animals and excess wastes. The samples are used for elemental and ash analysis then compared with allowed limits of the technical and environmental problems. Also the TGA and combustion behavior of sample are analyzed then combustion and kinetics characteristics are calculated. Chlorine and sulfur in both samples are above the allowable level (0.1 %) leading to corrosion and pollutant emissions, nitrogen content is above the allowable level (0.7%) and this leads to the nitrogen oxides emission. So it is predicted that both the straws are not acceptable for direct usage as fuel and they need to do some complement processes. Samples of wheat straw in comparison with barley straw has higher comprehensive index of combustion and flammability index and as a result, the peak temperature and the time of maximum combustion rate and the final temperature of combustion is lower but the maximum rate of combustion is more. The activation energy and frequency factor of barley straw has higher than the wheat straw samples at the second combustion stage. Two samples are unsuitable for direct use at combustion process and the preparation procedure is required.پایانپذیری سوختهای فسیلی و خسارتهای زیستمحیطی آنها منجر به استفاده از منابع انرژیتجدیدپذیر ازجمله زیستتوده شده است، پسماندهای کشاورزی از منابع بزرگ زیستتوده هستند که در این مطالعه امکان استفاده از پسماندهای کشاورزی استان اردبیل بهعنوان سوخت در محفظههایاحتراقی بررسی شده است. با مطالعه و بررسی همۀ محصولات کشاورزی تولیدی استان اردبیل، دو نمونه کاهگندم و جو بهعلت ازیاد تولید و ارزش غذایی کم و پسماند زیاد بهعنوان نمونه انتخاب شدند و آنالیزهای عنصری و خاکستر حاصل از احتراق، کاهگندم و جو، با استفاده از محدودههایاستاندارد مقایسه و مشکلهای فنی و زیستمحیطی ناشی از آنها تحلیل شده است. همچنین با استفاده از آنالیز توزین حرارتی، رفتار احتراقی نمونهها تحلیل و شاخصهای احتراقی و سینتیک آنها بهدست آمدند. مقدار کلرو گوگرد در هر دو نمونۀ کاهجو و گندم، بالاتر از مقدار مجاز 1/0 درصد است که منجر به پدیدهخوردگی و انتشار آلایندهها میشود، مقدار نیتروژن بالاتر از مقدار مجاز 7/0 است که منجر به انتشار اکسیدهای نیتروژن میشود. نمونۀ کاهگندم نسبت به کاهجو شاخص احتراق و اشتعالپذیری بیشتر و درنتیجه، دمای پیک و زمان حداکثر نرخ احتراق و دمای پایان احتراق کمتر، اما حداکثر نرخ احتراقی بیشتر و درنتیجه، واکنشپذیری ببیشتری دارد. انرژی فعالسازی و فاکتور فرکانسی نمونۀ کاهجو در مرحلۀ احتراقی زغالیشدن بیشتر از گندم است. هر دو نمونه برای استفادۀ مستقیم بهعنوان سوخت مطلوب نیستند و نیاز به انجام برخی فرایندهای اصلاحی دارند.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113353_c1e461fb5bb01bdfaa3b00fd34aae866.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29514420230129Optimal Size of Hybrid System, Photovoltaic/Wind/Batteries Using Particle Swarm with Constriction Factor Algorithmتعیین اندازۀ بهینۀ سیستم ترکیبی، فتوولتائیک/ باد/ باتری با استفاده از الگوریتم انبوه ذرات با عامل انقباض5061113354FAمهرانعامریدانشگاه شهید باهنراکبرملکیدانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فنّاوری پیشرفتهفرشیدکینیادانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فنّاوری پیشرفتهJournal Article20230129In this paper, a (photovoltaic-wind-battery) hybrid system is designed to provide a network-independent pattern. The purpose of this paper is to provide the necessary energy and minimize production total costs over the life of the system. By using a new algorithm called "particle swarm optimization algorithm with constriction factor", which has advantages like high convergence speed, the optimal size and minimum cost of these resources are determined. The system’s components optimal size has been studied under various operating conditions using real-time information and meteorological data of one of Iran’s Southern, North West and North East regions. The results show that the "particle swarm optimization algorithm with constriction factor" is more efficient than the "particle swarm optimization algorithm" and ''tabu search''.در این مقاله، یک سیستم ترکیبی فتوولتائیک، بادی با ذخیرهساز باتری بهمنظور تأمین یک الگوی بار نمونه مستقل از شبکه طراحی میشود. هدف از این طراحی، تأمین انرژی مورد نیاز و کمینهسازی هزینۀ کل تولید در طول عمر سیستم است. به همین دلیل، با استفاده از الگوریتم جدیدی تحت عنوان الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات با عامل انقباض که دارای ویژگیهایی از قبیل سرعت همگرایی بالا و توانایی جستوجوی بیشتر فضای جستوجوست، اندازۀ بهینۀ این منابع تعیین و تابع هزینه کمینه میشود. اندازۀ بهینۀ اجزای این سیستم در شرایط مختلف عملکرد با اطلاعات واقعی بار و هواشناسی یکی از مناطق جنوبی (شهر رفسنجان) و شمال غرب (شهر نمین) و شمال شرق (شهر داورزن) ایران مورد بررسی قرار گرفته میشود. در نهایت، نتایج نشان میدهد که الگوریتم ذکرشده قدرتمندتر از الگوریتم انبوه ذرات و جستوجوی ممنوع است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113354_64761d7ba62a9f7f3aadcd8244e6a9e9.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29514420230129Thermodynamic Modeling of a Hybrid SOFC/GT Cycle with ITM Technology for the Oil Industryمدلسازی ترمودینامیکی چرخۀ هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد/ توربین گازی دارای سیستم جذب اکسیژن غشای تبادل یونی با کاربرد در صنعت نفت6273113355FAقاسمعربدانشگاه آزاد اسلامیحسینقدمیانپژوهشگاه مواد و انرژیJournal Article20230129In this research, a thermodynamic analysis of a hybrid SOFC/ GT cycle system with ITM technology in order to capture CO2 has been performed. The cycle is designed to supply required power of an Iranian oil platform and its CO2 will be injected into an oil reservoir. At first, the proposed cycle and modeling methodology is introduced and by using EES software coding, the thermodynamic model has been developed. Then, mass, energy and electrochemical balance equations are solved simultaneously. The modeling results show that this cycle has an electrical efficiency of 79.19% without the CO2 capture and compression system, and while adding the CO2 capture and compression system, the efficiency reduces to 75.4%. The SOFC, gas turbine and steam turbine shares from power generation of the cycle are 73.55%, 18.79% and 7.67 %, respectively. The specific CO2 production of the cycle is 24.12% lower than the average of modern combined-cycle gas power plants. Injection of the produced CO2 into the oil reservoir results in extracting of 995 barrels per year of crude oil. Parametric analysis show that by considering the performance restriction of the ITM, the cycle’s working pressure should be as low as possible. According to condition, reservoir structure and recovery coefficient of the Iran’s oil fields, and due to the above-mentioned advantages, application of this technology has been suggested in this research.در این تحقیق، یک چرخه هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد/توربین گازی با فناوری غشای تبادل یونی، بهمنظور جذب دیاکسیدکربن مورد بررسی و تحلیلهای ترمودینامیکی قرار گرفته است. این چرخه با هدف تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک سکوی نفتی کشور طراحی شده و دیاکسیدکربن تولیدی آن به مخزن نفتی تزریق میشود. بر این اساس، در ابتدا با معرفی چرخۀ پیشنهادی و ارائۀ روش مدلسازی، با استفاده از کدنویسی در محیط نرمافزار حلگر معادلات مهندسی (EES) مدلسازی ترمودینامیکی انجام شده و معادلات بالانس جرمی، انرژی و الکتروشیمی بهصورت همزمان حل شدهاند. نتایج مدلسازی نشان میدهد این چرخه بدون سیستم جذب و متراکمسازی دیاکسیدکربن دارای بازده الکتریکی 19/79 % است که با اضافه شدن سیستم جذب و متراکمسازی دیاکسیدکربن، بازده الکتریکی به 4/75 % کاهش مییابد. سهم پیل سوختی اکسید جامد، توربین گازی و توربین بخار در تولید توانهای این چرخه، بهترتیب برابر 55/73 %، 79/18 % و 67/7 % هستند. میزان تولید ویژۀ دیاکسیدکربن این چرخه در قیاس با نیروگاههای مدرن گازسوز چرخۀ ترکیبی، میزان 12/24 % کاهش را نشان میدهد. با تزریق دیاکسیدکربن تولیدی این چرخه به مخزن نفتی، میزان 995 بشکه نفت خام در سال، از این محل قابل استحصال است. تحلیل پارامتریک انجامشده نشان میدهد فشار کاری چرخه با لحاظ محدودیت عملکردی غشای تبادل یونی، بایستی تا حد ممکن پایین باشد. با توجه به وضعیت، ساختار مخازن و ضریب برداشت از منابع نفتی کشور، استفاده از این فناوری، بهسبب مزایای ذکرشده در این تحقیق، در سکوهای نفتی کشور پیشنهاد شده است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113355_607b9035d81196e39a1fc42e18539a68.pdf