دانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29517420230129Multi-Stage Under Frequency Load Shedding Relay in Islanded Distribution Systemsحذف بار فرکانسی چندمرحلهای در سیستم توزیع جزیرهشده211113422FAمهرنوشوطنیدانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهرانتورجامراییدانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسیعلیمحمدرنجبردانشگاه صنعتی شریفبابکمظفریدانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهرانJournal Article20230129Disconnecting microgrid from main grid, may lead to severe frequency changes. Under frequency load shedding method provides a proper protection scheme by shedding certain amount of loads. Under frequency load shedding relay is used for frequency control of islanded microgrid. Each synchronous distributed generator (DG) of microgrid is equipped with a protective islanding detection device such as rate of change of frequency (ROCOF) relay. When microgrid disconnects from main grid DGs may trip by activation of their anti-islanding device. Therefore, this paper utilizes ROCOF constraint in order to avoid DGs tripping in an islanding condition. A discretized swing equation is used for modeling the system frequency response. Genetic algorithm is employed to minimize the amount of load to be shed. The proposed method is applied to IEEE-34 bus distribution test system.جدا شدن ریزشبکه از شبکۀ سراسری میتواند منجر به تغییرات زیادی در فرکانس شود. روش حذف بار فرکانسی یک روش مناسب برای کنترل افت فرکانس، از طریق حذف میزان مشخصی از بار است. در این مقاله نیز بهمنظور کنترل فرکانس ریزشبکه جزیرهشده از رلۀ حذف بار فرکانسی استفاده میشود. منابع تولید پراکنده در ریزشبکه، به رلههای تشخیص جزیرهای (مانند رلۀ نرخ تغییرات فرکانسی) مجهزند. زمانیکه ریزشبکه از شبکۀ سراسری جدا میشود، منابع تولید پراکندۀ موجود در ریزشبکه با فعالشدن رلههای حفاظت ضد جزیرهای از مدار خارج میشوند. در این مقاله، برای پیشگیری از صدور فرمان قطع به منابع تولید پراکنده، از قید نرخ تغییرات فرکانسی استفاده میشود. بهمنظور تعیین پاسخ فرکانسی سیستم، معادلۀ نوسان گسسته میشود. از الگوریتم ژنتیک برای بهینهسازی میزان بار قابل حذف در ریزشبکه استفاده شده است. روش پیشنهادی روی سیستم توزیع 34 باس مورد بررسی قرار گرفته است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113422_03f251e45e0e941b13d38d54d27b63af.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29517420230129Efficiency Enhancement of In0.5Ga0.5P solar Cell by Optimizing Structural Parameters Using Parametric Methodافزایش راندمان سلول خورشیدی In0.5Ga0.5P با بهینهسازی پارامترهای ساختاری به روش پارامتریک1219113423FAعلیرضاصالحیسعیدزمانیخواجه نصیرالدین طوسیJournal Article20230129This paper presents the design parameters for a single junction In0.5Ga0.5P solar cell using Silvaco ATLAS tool. Design parameters include thickness and doping concentration of the window, emitter and absorber layers. According to the simulation results, the absorber layer has the greatest effect on cell efficiency, and the emitter and window layers are in second and third positions, respectively. In addition, by optimizing the desired parameters using parametric method, the effect of all parameters investigated simultaneously and optimal amounts of the window, emitter and absorber layers thickness was obtained 0.08 um, 0.07 um and 1.1 um, respectively. As well as, the optimal amount of layers doping concentration was obtained 1 × 1019 , 7.7 × 1018 and 7 × 1017 , respectively. Finally, the optimized solar cell structure was simulated and 19.24% record efficiency was achieved.در این مقاله، ابتدا مدل سلول خورشیدی تکپیوندی In0.5Ga0.5P < /span> در محیط اطلس نرمافزار سیلواکو (Silvaco) پیادهسازی شده، سپس با تمرکز بر پارامترهای ساختاری سلول شامل ضخامت و آلایش لایههای پنجره، نشردهنده و جاذب، اثر تغییر این پارامترها بر عملکرد سلول شبیهسازی شده است. باتوجهبه نتایج شبیهسازی، لایۀ جاذب بیشترین تأثیر را بر راندمان سلول داشته و لایههای نشردهنده و پنجره بهترتیب در جایگاه دوم و سوم قرار دارند. در ادامه، ضمن تحلیل نتایج حاصل از شبیهسازی بهمنظور بررسی اثرات متقابل پارامترهای موردبحث و یافتن بهترین مقدار برای آنها، بهینهسازی انجام شد. باتوجه به نتایج حاصل از بهینهسازی، مقدار بهینه برای ضخامت لایههای پنجره، نشردهنده و جاذب بهترتیب برابر um 08/0، um 07/0 و um 1/1 و نیز مقدار بهینۀ آلایش لایهها بهترتیب برابر 1019×1، 1018×7/7 و 1017×7 بهدست آمد. درنهایت، با شبیهسازی سلول بهازای مقادیر بهینۀ بهدستآمده از بهینهسازی، راندمان سلول به رکورد 24/19% افزایش یافت.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113423_faef7d5467e2840764a87fe67e6dcc14.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29517420230129Investigating the Effect of Load Uncertainty on Prioritizing Demand Response Programsبررسی تأثیر عدم قطعیت بار بر اولویت اجرای برنامههای پاسخگویی بار2027113424FAداریوشنظرپوردانشگاه ارومیهسجادگلشن نوازدانشگاه ارومیهافشینمحبوب خواهدانشگاه آزاد ارومیهJournal Article20230129In smart grids paradigm, versatile demand response programs have been devised to accommodate the load flexibilities in optimal scheduling of distribution networks and increasing the techno-economic efficiency of electrification process. The initial models for prioritizing the demand response programs are mainly valid for the case of constant and deterministic load profiles. These models are tackled based on multi-criteria decision making approaches and make use of load’s economic model. This is while, the load demand of end-side consumers are accompanied with uncertainties in their nature. An improper modeling of these uncertainties or excluding of from the developed analytics methods ends in corrupted and unreliable results. To ameliorate the precision of the proposed approach, this study effectively incorporates the load demand uncertainties in prioritizing the demand response programs. The load demand uncertainties are effectively modeled based on normal probability distribution function and represented in the form of adequate number of scenarios. The obtained results are then evaluated based on technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) known as a multi-criteria decision making approach. In this way, the priority of each demand response program is determined. Results demonstrate substantial changes in final ranking of the investigated programs compared to the deterministic load profile in preliminary approaches. This remark approves the significant importance of deploying accurate load demand profiles within prioritizing demand response programs.در بستر شبکههای هوشمند و تعامل مستقیم بارها در مدیریت بهرهبرداری شبکههای توزیع، برنامههای متنوعی بهمنظور مشارکت بارها در پاسخگویی بار و ایجاد انعطافپذیری در آنها تعریف شده است. مطالعات ابتدایی در زمینۀ تعیین اولویت اجرای هریک از برنامههای پاسخگویی بار براساس روشهای تصمیمگیری چندمعیاره و مدل اقتصادی بار برای منحنی بار ثابت پیشنهاد شده است. این در حالی است که رفتار مصرفکننده همواره با عدم قطعیت همراه است و عدم مدلسازی مناسب این ویژگی نتایج بهدستآمده را بهشدت دستخوش تغیر قرار میدهد. بهاینمنظور، این مقاله سعی بر ارائۀ روشی کارآمد برای تعیین اولویت برنامههای پاسخگویی بار با درنظرگرفتن عدم قطعیت بار مصرفکننده دارد. بیان عدم قطعیت بار براساس منحنی توزیع نرمال برای هر دورۀ زمانی انجام میپذیرد. در ادامه، با تعریف سناریوهای متعدد و ارزیابی آنها، اولویت اجرای هریک از برنامههای پاسخگویی بار براساس روش تصمیمگیری چندمعیاره مبتنیبر تاپسیس (TOPSIS) تعیین میشود. نتایج بهدستآمده نشان میدهد که اولویتبندی این برنامهها شاهد تغییرات اساسی است. این بیان، اهمیت مسئلۀ مدلسازی دقیق بار را در راستای تعیین برنامههای پاسخگویی بار و تعامل با مصرفکنندگان نمایش میدهد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113424_329aedf5a5cd218bc7bec8b5c807f472.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29517420230129Probabilistic Study of Voltage in Distribution Network Considering Wind Turbine and Static Load Model with Gamma Distributionمطالعات احتمالاتی ولتاژ در شبکۀ توزیع با حضور تولیدات پراکندۀ بادی با درنظرگرفتن مدلهای استاتیکی بار با توزیع احتمال گاما2841113425FAمقدادتورانداز کناریدانشگاه شهید بهشتیمحمدصادقسپاسیاندانشگاه شهید بهشتیمهردادستایش نظردانشگاه شهید بهشتیJournal Article20230129Uncertainty analysis of voltage in distribution system is the main feature of current study. This paper presents a probabilistic analysis of radial distribution networks considering wind power resources. The wind turbines are modeled as probability distribution functions. Also, the loads are modeled with Gaussian and gamma distributions. Monte Carlo simulation is used for the probabilistic load flow process. The proposed method is applied to the IEEE 33-bus distribution test system and the results are analyzed. The results validate the correctness and efficiency of the proposed technique.باتوجهبه رشد روزافزون تولیدات پراکنده و بارهای جدید نظیر اتومبیلهای الکتریکی در شبکههای توزیع و توسعۀ این شبکهها، مسئلۀ ارزیابی احتمالاتی این سیستمها به موضوعی جدی تبدیل شده است. به همین منظور، این مقاله از یک الگوریتم پخش بار احتمالاتی (PLF) برای بررسی اثرات عدم قطعیت در شبکههای توزیع استفاده میکند. این روش بر پایۀ شبیهسازی مونت کارلو ارائه شده که مزیت اصلی آن دقت بسیار فراوان آن است. روش مورداستفاده قادر به بررسی اثر تولیدات پراکنده بر ولتاژ شبکۀ توزیع است. با بررسی انواع مدل تولیدات پراکنده، بهترین مدل برای استفاده در مسئلۀ پیشنهادی موردتوجه قرار گرفته است. برای ارزیابی دقیقتر مسئله، انواع مدلهای بار استاتیکی در مدل PLF در نظر گرفته شده است. در فرایند حل، با بررسی انواع روشهای پخش بار پسرو-پیشرو (که مناسبترین روشهای پخش بار در شبکههای توزیع هستند)، روش مناسب برای استفاده در مسئلۀ PLF بهکار رفته است. این روش بر پایۀ جمع توانی بنا شده است. توزیع احتمال گوسی و گاما برای بار و مدل وایبل برای باد نیز در مسئلۀ PLF در نظر گرفته شده است. درنهایت، رهیافت پیشنهادی روی شبکۀ توزیع استاندارد IEEE اجرا شده و نتایج در چهار سناریوی مختلف، بررسی و تحلیل گردیده است. تأثیر مکان و میزان تزریق تولیدات بادی، نوع متغیرهای تصادفی بار، مدلهای بار توان ثابت، امپدانس ثابت و جریان ثابت و تغییر واریانس توزیعهای احتمال ورودی، در سناریوهای مختلف موردبررسی و تحلیل قرار گرفت.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113425_ca97e62213c84202f777957ae671f32a.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29517420230129Optimal Pump Scheduling for Water Distribution Networks Regarding to the Pump Maintenanceبرنامهریزی بهینۀ زمانبندی پمپاژ به مخازن شبکههای توزیع آب با کنترل هزینۀ استهلاک پمپها4251113426FAمحموداکبریدانشگاه کاشانابراهیمبنازادهدانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفتهJournal Article20230129: In water distribution networks, a significant amount of electricity is used to pump the water into the tanks. Planning and pump schedule could have an important role in energy consumption management and reducing the related cost. The aim of this study is to determine the optimal pump schedule on a 24-hour basis in which aims to minimize the cost of electrical energy, whilst meeting the required time varying consumer with regard to restrictions relating to the minimization of maintenance pumps. For this purpose, the pump schedule optimization problem with pumping water from the wells to the tank is formulated in the form of an Integer Non-Linear Programming model (INLP) and solved by the branch and bound method. In addition to minimizing the energy consumption cost, the model includes a constraint to limit the number of pumps that are switched to reduce the pumps maintenance costs. To illustrate the effectiveness of the model, the water network of Noosh-Abad city in the outskirts of Kashan city is considered as a case study. The results show that the formulated model in this study can meet the both mentioned objectives, so that the outputs of the model compared to the historical operation, both in terms of energy costs and the depreciation of the pumps is in much better situation. In particular, in the case of strict maintenance control, the energy cost is about 15% lower than that of the historical operation.در شبکههای توزیع آب، مقدار قابلتوجهی از انرژی الکتریسیته برای پمپاژ و انتقال آب به مخازن استفاده میشود. برنامهریزی و زمانبندی پمپاژ میتواند نقش مهمی در مدیریت مصرف انرژی الکتریکی و کاهش هزینۀ آن داشته باشد. هدف از این مطالعه، تعیین برنامۀ زمانبندی بهینۀ پمپاژ برای یک افق زمانی 24ساعته است که در آن بتوان در عین تأمین نیاز آبی مصرفکنندگان، هزینۀ انرژی الکتریکی مصرفی ناشی از پمپاژ را با درنظرگرفتن محدودیت مربوط به استهلاک پمپها به حداقل رساند. برای این منظور، مسئلۀ بهینهسازی زمانبندی پمپاژ آب از چاهها به مخزن در قالب یک مدل برنامهریزی غیرخطی عدد صحیح فرموله شده و برای حل آن از روش شاخه و حد استفاده میشود. در این تحقیق، علاوهبر هدف کمینهکردن هزینۀ پمپاژ، کاهش استهلاک پمپها در اثر خاموش و روشن شدنهای مکرر نیز مدنظر است. برای کنترل و کاهش استهلاک پمپها از یک قید در برنامهریزی زمانی پمپاژ استفاده میشود. بهمنظور نشاندادن کارایی مدل مذکور، شبکۀ آب شهر نوشآباد از توابع شهرستان کاشان، بهعنوان مطالعۀ موردی استفاده میشود. نتایج نشان میدهد مدل فرمولهشده در این مطالعه، بهخوبی میتواند دو هدف مذکور را تأمین کند بهنحویکه خروجیهای مدل در مقایسه با بهرهبرداری موجود، هم از نقطهنظر هزینۀ انرژی و هم استهلاک پمپها وضعیت بهمراتب بهتری دارد. بهطور مشخص، هزینۀ انرژی حتی در حالتی که قید استهلاک پمپها در پراهمیت ترین حالت خود منظور شده است نیز، در مقایسه با بهرهبرداری تاریخی حدود 15درصد کمتر است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113426_f97fd9cd4f91bba73bf6cb4427089d1f.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29517420230129Improvement of thermal performance of the floor heating system using the metallic bridgesبهبود عملکرد سیستم گرمایش از کف با استفاده از پلهای فلزی5261113427FAرحیمحسن زادهدانشگاه صنعتی ارومیهسمانهآرماندانشگاه صنعتی ارومیهJournal Article20230129This research is a numerical investigation of the thermal performance of the floor heating system integrated with metallic bridges. For this goal, aluminum and galvanized metallic bridges with 0.5 mm thickness were embedded within the free space of the pipes. Two different bridge lengths of P/S=1/3, 2/3, and 1 were studied in this paper in which P and S are the bridge length and free space between two adjacent pipes, respectively. On the other hand, for the floor heating system, two water fluid temperatures of 40◦C and 50◦C were considered. Several results have been obtained in this study. For example, thermal performance of the floor heating system enhances with maximum 12.82% and 6.41% for 40◦C and 12.88% and 6.43% for 50◦C using metallic bridges in comparison to the conventional case (without metallic bridges) in which the rate of heat transfer enhancement of heating panel using the aluminum bridge was 6.05% higher than that of galvanized bridge. Additionally, by increasing the bridge length from P/S=2/3 to P/S=1, the thermal performance of the floor heating system increases up to maximum 7.04%.
این تحقیق به مطالعۀ عددی بهبود عملکرد سیستم گرمایش از کف با رویکرد مدیریت بهرهوری انرژی میپردازد. برای بهبود عملکرد سیستم گرمایش از کف، از پلهای فلزی در دو جنس گالوانیزه و آلومینیوم با ضخامت نیم میلیمتر استفاده شده است. برای یافتن طول بهینه پل در میان، پلها با دو طول مختلف برابر با 1، 3/2، 3/1P/S= در نظر گرفته شدهاند که P < /span> طول پل و S فضای خالی بین دو لولۀ مجاور است. برای لولههای سیستم گرمایش از کف دو دمای سیال ◦C40 و ◦C50 بررسی شدهاند. برای مطالعۀ بیشتر روی عملکرد سیستم گرمایش از کف، از شرط جابهجایی و تشعشع در سطح با ضرایب انتقال گرمای مختلف براساس استاندارد EN 1264 استفاده شده است. نتایج بهدستآمده با حالت بدون پل مقایسه شدهاند. نتایج بهدستآمده نشاندهندۀ بهبود قابلتوجه راندمان گرمایی سیستم به میزان حداکثر 82/12% و 41/6% در ◦C40 و 88/12% و 43/6% در ◦C50 است. همچنین، شار گرمای خروجی از پنل گرمایشی مجهز به پل آلومینیومی به میزان حداکثر 05/6% بیشتر از آن در حالت پل گالوانیزه است. از سویی دیگر، نتایج بهدستآمده در این پژوهش، حکایت از عملکرد بهتر پلها با طول1P/S= نسبتبه پل با طول 3/2P/S= به میزان 04/7% دارد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113427_99e289e9526469f35daad9e3b649a088.pdf