دانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129A Novel High Efficient Single Phase Photovoltaic Inverter to Stop the Common Mode Leakage Current in Microgrid Applicationsارائۀ یک اینورتر تکفاز فتوولتاییک جدید با بازدهی بسیار بالا بهمنظور حذف جریان نشتی حالت مشترک در کاربردهای ریزشبکه21311343410.22052/8.2.2FAمهردادمحمودیاندانشگاه صنعتی شیرازمحسنگیتی زادهدانشگاه صنعتی شیرازامیرحسینرجاییدانشگاه صنعتی شیرازJournal Article20230129This paper proposes a novel topology to stop the common mode leakage current in a single-phase grid connected inverter. There are many topologies presented so far, but none of them have provided the efficiency more than 98 percent. In this paper, a modern configuration is presented which can not only stop the common mode leakage current but also increase the efficiency and power density while it is affordable as well. This inverter consists of 6 switches and 2 diodes which, in comparison with other similar girds, has less element number. Regarding the already known topologies like H5, H6 and HERIC, this inverter has less power loss and imposes less voltage stress on the switches. These features are enabled because an exclusive leg configuration and the placement of switches and diodes. In fact, the freewheel path decouples DC side from AC side of Inverter and results in the disconnection of the common mode current. This event modifies the network reliability indices and maintains safety standards. Finally, the validity of the performance of the proposed inverter is assessed against the available ones.این مقاله یک ساختار جدید را برای حذف جریان نشتی حالت مشترک در اینورترهای متصل به شبکه ارائه میکند. بهمنظور حذف جریان نشتی در اینورترهای فتوولتاییک متصل به شبکه، تاکنون توپولوژیهای بسیاری معرفیشدهاند، اما بازده هیچیک از آنها به بالای 98درصد نمیرسد. در این مقاله، یک اینورتر جدید ارائه میشود که ضمن حذف جریان نشتی، بازدهی را بالا میبرد و از لحاظ اقتصادی مقرونبهصرفه است؛ زیرا این ساختار از شش کلید و دو دیود تشکیل شده که در مقایسه با موارد مشابه، از تعداد المانهای کمتری برخوردار است. در این اینورتر، تلفات توان نسبت به توپولوژیهای معروف مانند H5، H6 و HERIC کمتر بوده و استرس ولتاژ سوئیچها کاهش مییابد. این ویژگیها بهدلیل ترکیببندی منحصربهفرد ساقهای اینورتر و مکان قرارگیری کلیدها و دیودها و تشکیل مسیر هرزگرد مناسب پدید میآیند. مسیر هرزگرد، قسمت AC را از سمت DC مجزا میکند و باعث قطع شارش جریان نشتی از آرایۀ فتوولتاییک به شبکه AC میگردد. این موضوع باعث بهبود شاخصهای قابلیت اطمینان شبکه و حفظ استانداردهای حفاظتی خواهد شد. در انتها با مقایسۀ اینورتر پیشنهادی با گونههای موجود، صحت این مطالب اعتبارسنجی میگردد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113434_42a954c347023161ff1f106dcdc3a4a1.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129On-Line Faults Detection and Classification in PV Array Using Bayesian and K-Nearest Neighbor Classifierتشخیص و کلاسهبندی برخط خطا در یک مزرعۀ خورشیدی با استفاده از روش بیزین و k نزدیکترین همسایه142511343510.22052/8.2.14FAمریمصباغ پور آرانیدانشگاه کاشانمریم الساداتاخوان حجازیدانشگاه کاشانJournal Article20230129Nowadays, Distributed Generation (DG), especially PV systems, as - new sources of power, has attracted a considerable rate of investment. Fault detection and analysis in solar photovoltaic (PV) arrays are important issues to increase reliability, efficiency, and safety in PV arrays since faults in PV arrays are not properly recognized due to PV’s non-linear characteristics, current-limiting nature, high fault impedances, low irradiance conditions, the PV grounding schemes or inverter condition, protection system weakness. To fill this protection gap, therefore, machine learning techniques have been proposed for fault detection, based on PV array voltage, current measurements, irradiance, and temperature in a grid-connected 17.6 kW photovoltaic power system. . However, the choice of the best method of classification with high accuracy and the finding of suitable feature in commercial-scale photovoltaic arrays to determine the type and classification of the faults are important issues which have not been yet undertaken. The input data for using Bayesian and K-Nearest Neighbor Methods are the simulation results of different defined classes of the line to line and open circuit faults by various temperature and irradiance. The results have shown that using the suggested classification system is very successful in the detection and classification of faults in an array string.امروزه منابع تولید پراکنده بهویژه سیستمهای فتوولتائیک بهعنوان منبع جدید قدرت، درصد بالایی از سرمایهگذاریها را به خود اختصاص دادهاند. تشخیص و تجزیهوتحلیل خطا در سیستمهای فتوولتائیک، یکی از مسائل مهم در بخش بازدهی، ایمنی و قابلیت اطمینان آرایههای خورشیدی است. بهدلیل مشخصۀ غیرخطی خروجی آرایههای فتوولتائیک، ماهیت محدودکنندگی جریان، امپدانس خطای بزرگ، شرایط تابش کم، طرحهای مختلف زمین، شرایط اینورترها و ضعف وسایل حفاظتی، خطاها در آرایهها بهدرستی تشخیص داده نمیشوند. بنابراین برای رفع مشکلات حفاظتی، تشخیص خطا استفاده از تکنیکهای یادگیری ماشین براساس اندازهگیری ولتاژ و جریان آرایه و تابش و دما در یک سیستم فتوولتائیک kw6/17 متصل به شبکه پیشنهاد شده است. برای تشخیص نوع و کلاسهبندی خطا، انتخاب بهترین روش کلاسهبندی با دقت بالا و یافتن ویژگیهای مناسب در یک آرایۀ فتوولتائیک در مقیاس تجاری، موضوع مهمی است که تاکنون انجام نشده است. دادههای ورودی برای تشخیص و کلاسهبندی خطا با استفاده از روش بیزین و k نزدیکترین همسایه، نتایج شبیهسازی بهازای مقادیر ورودی دما و تابشهای مختلف برای کلاسهای تعریفشدهای از عیوب خطبهخط و مدارباز با مقادیر مختلف است. نتایج نشان میدهد که استفاده از روشهای پیشنهادی یادگیری ماشین، تشخیص نوع خطا در یک رشته از آرایه بسیار موفقیتآمیز است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113435_b2e01d161c951131d73e578f4c2a0570.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129Exploring the Effect of Conservative Voltage Reduction on Optimal Operation Scheduling of Smart Distribution Grids Considering the Presence of Electric Vehiclesبررسی تأثیر کاهش محافظهکارانۀ ولتاژ بر برنامهریزی بهرهبرداری بهینۀ شبکۀ توزیع هوشمند در حضور خودروهای الکتریکی263711343610.22052/8.2.26FAپوریارضاییدانشگاه ارومیهوحیدتلاوتدانشگاه ارومیهسجادگلشن نوازدانشگاه ارومیهامیرحمیدیدانشگاه ارومیهJournal Article20230129To provide the required service quality to the consumers connected to the ending buses of radial distribution feeders, the voltage magnitude is set at higher values at the substation point and, hence, at the buses located within the beginning feeder sections. The active and reactive powers are in touch with voltage magnitude at the corresponding buses. Accordingly, the voltage increase stimulates increased active and reactive powers consumption at the beginning buses along with increased operation cost. To mitigate these issues and ameliorate the operation scheduling of the network, this article aims at developing a distribution management system based on conservative voltage reduction (CVR). In this process, a suitable voltage-dependent load model (referred to as the zip model) is deployed to tailor the effect of CVR consideration. The proposed model not only undertakes the active power charging/discharging processes of electric vehicles (EVs) interfacing inverters but also makes suitable decisions in regard to their reactive power schedules, simultaneously. A distributed Volt/VAr control mechanism is, then, developed along the distribution feeder to improve the voltage profile. Seemingly, the voltage magnitude is lessened at the beginning buses and, hence, the active and reactive powers are not increased in vain. Besides the economic metrics, technical enhancements are of significance, too. To this end, active power losses in distribution feeders are also underlined and the established model is extended to a multi-objective approach. The proposed model is evaluated on a low voltage distribution test system and the obtained results are discussed in depth.در شبکههای توزیع شعاعی، بهمنظور تأمین ولتاژ با کیفیت به مشترکین انتهایی در محدودۀ مجاز بهرهبرداری، دامنۀ ولتاژ در محل پست توزیع و گرههای ابتدایی فیدر در مقادیر بالاتری از مقدار نامی تنظیم میگردد. با توجه به اینکه مقدار توان اکتیو و راکتیو مصرفی بارها وابسته به ولتاژ گره مربوطه است، این موضوع در گرههای ابتدایی فیدرهای شعاعی که با افزایش ولتاژ بهرهبرداری از مقدار نامی شبکه مواجه میشوند، منجر به افزایش توان مصرفی مشترکین و هزینۀ بهرهبرداری میگردد. بر این اساس، این مقاله به ارائۀ یک سیستم مدیریت توزیع مبتنی بر کاهش محافظهکارانۀ ولتاژ بهمنظور بهرهبرداری بهینۀ شبکه و کاهش توان مصرفی بارها میپردازد. در روش ارائهشده، بهمنظور بررسی تأثیر کاهش محافظهکارانۀ ولتاژ، مدل واقعی بارها در نظر گرفته میشود. مدل ارائهشدۀ برنامهریزی همزمان توان اکتیو و راکتیو اینورتر تجمیعکنندۀ خودروی الکتریکی را مد نظر قرار داده و با کنترل ولتاژ/توان راکتیو توزیعشده، بهدنبال کنترل مؤثر ولتاژ در طول فیدر است. از این طریق، دامنۀ ولتاژ در گرههای ابتدایی کاهش یافته و در نتیجه، توان مصرفی این گرهها و هزینۀ بهرهبرداری شبکه کاهش مییابد. همچنین، بهبود در شاخصهای فنی بهرهبرداری از شبکه نیز مدنظر قرار دارد. بدین منظور، تلفات توان در فیدرهای توزیع نیز مورد توجه قرار گرفته و با توسعۀ مدلی چندهدفه بهرهبرداری بهینۀ شبکه حاصل میگردد. روش ارائهشده بر روی یک شبکۀ توزیع نمونه شبیهسازی شده و نتایج بهدستآمده مورد تحلیل قرار گرفتهاند.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113436_8b2d45b5923de241f42b7915c75c469d.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129Biodiesel Production from Tomato Seeds with In-situ Transesterification Processتولید دیزل زیستی از دانههای گوجهفرنگی توسط فرایند تبادل استری مستقیم384911343710.22052/8.2.38FAسید مجتبیصدرعاملیدانشگاه تربیت مدرسامیرحسینموذندانشگاه تربیت مدرسJournal Article20230129In-situ is one of the biodiesel production methods in which seeds are used directly in the reaction without oil extraction. The objective of this research is to optimize the biodiesel production conditions for theIn-situ reaction using tomato seeds as a feed. The effects of reaction parameters such as molar ratio of oil to alcohol and catalyst to oil weight percent ratio on the reaction yield have been investigated. The experiments were conducted in two groups, trans-esterification process and esterification process followed by trans-esterification. Maximum yield was obtained about 62% in trans-esterification process and test conditions of 1/700 oil to alcohol molar ratio and catalyst to oil weight percent ratio of 14%. The maximum conversion was obtained about 99% in the esterification process with conditions of 1/300 oil to alcohol molar ratio and 2% catalyst to oil weight percent ratio.یکی از روشهای تولید دیزل زیستی از دانههای روغنی، روش مستقیم میباشد. در این روش بهجای آنکه ابتدا روغن استخراج شود و سپس واکنش استری شدن با روغن حاصلشده انجام گیرد، دانهها بهطور مستقیم وارد واکنش شده و دیزل زیستی تولید میشود. در این مقاله به امکانسنجی و بهینهسازی این واکنش بر روی دانههای گوجهفرنگی پرداخته شده است. اثر دو متغیر نسبت مولی الکل به روغن (1/300 ، 1/500 و 1/700) و درصد وزنی کاتالیست به روغن (2% ، 8% و 14%) بر درصد بازده واکنش بررسی شده است. همچنین آزمایشها در دو گروه انجام گرفته است: در گروه اول فرایند ترنس-استری شدن و در دیگری ابتدا فرایند استری شدن و سپس فرایند ترنس-استری شدن انجام شده است. بر اساس مشاهدات انجامگرفته، بالاترین بازده برای شرایطی که از فرایند ترنس-استری شدن استفاده شد، در نسبت مولی الکل به روغن 1/700 و درصد وزنی کاتالیست به روغن 14%، بازده واکنش حدود 62% به دست آمد همچنین بالاترین درصد تبدیل نیز برای فرایند استری شدن در نسبت مولی الکل به روغن 1/300 و درصد وزنی کاتالیست به روغن 2%، حدود 99% مشاهده شد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113437_03e917faad3b4c3dcba9c649ef52867b.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129The Effect of Air Pollution on Photovoltaic Solar Panels Performanceتأثیر آلودگی هوا بر عملکرد پنلهای خورشیدی فتوولتائیک505711343810.22052/8.2.50FAعلیعامریدانشگاه تهرانعلی ماشاءالهکرمانیدانشگاه تهرانپیامزرافشاندانشگاه تهرانشهریارکوراونددانشگاه تهرانمرتضیخشه چیدانشگاه تهرانJournal Article20230129This research investigates the effect of air pollution, produced by combustion of diesel oil, on the performance parameters of mono-crystalline silicon (mc-Si) and polycrystalline silicon (pc-Si) photovoltaic solar panel in a laboratory scale. The experiments were conducted in a solar simulator that was equipped with a chamber to produce air pollution. The air pollution was generated through the combustion of diesel oil in three levels of 3, 4 and 5 mL and was transferred to the chamber. The characteristics curves of current-voltage (I-V) and power- voltage (P-V) of these panels were plotted. The performance parameters, including the open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Isc), the maximum power (P < sub>max), the maximum voltage (Vmax), and the maximum current (Imax) were determined. The results showed that the influence of air pollution on the whole performance parameters was significant. Increasing the concentration of air pollution leads to a decrease in the performance parameters, significantly. Overall, the reduction of the mc-Si efficiency compared with clean air in the three levels of pollution were %37.74, %55.87, and %66.61, respectively. Also, these values for the pc-Si panels were %25.70, %51.49, and %58.05, respectively.در این تحقیق اثر آلودگی هوا ناشی از احتراق نفتگاز بر مشخصات عملکردی دو نوع پنل فتوولتائیک خورشیدی رایج شامل پنلهای سیلیکونی مونوکریستال و پلیکریستال در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشها در یک شبیهساز خورشیدی مجهز به محفظهای برای ایجاد آلودگی هوا انجام شد. آلودگی هوا از طریق احتراق نفتگاز در سه سطح سه، چهار و پنج میلیلیتر و انتقال دود حاصل از آن به داخل محفظۀ دستگاه آزمایشی ایجاد گردید. منحنیهای مشخصۀ جریان- ولتاژ و توان- ولتاژ برای پنلهای مورد نظر رسم شد. ویژگیهای عملکردی مورد بررسی شامل ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه، ولتاژ بیشینه، جریان بیشینه و توان الکتریکی خروجی بیشینه تعیین گردید. نتایج نشان داد که آلودگی هوا بر همۀ پارامترهای عملکردی مؤثر بود. افزایش میزان غلظت آلودگی هوا موجب کاهش معنیدار تمامی مشخصات عملکردی پنلهای فتولتائیک شد. بهطور کلی، میزان کاهش راندمان پنل سیلیکونی مونوکریستال در سطوح مختلف آلودگی بهترتیب 74/37، 87/55 و 61/66درصد نسبت به شرایط هوای تمیز بوده است. مقادیر متناظر برای پنل نوع پلیکریستال بهترتیب 70/25، 49/51 و 05/58درصد بود.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113438_8fc23ee315b68427101f04f625273bbb.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129A Mathematical Model for Fuel Pricing Considering Supply Chain Network Design Decisionsارائۀ مدلی ریاضی برای قیمتگذاری سوخت با در نظر گرفتن تصمیمات طراحی شبکۀ زنجیرۀ تأمین586911343910.22052/8.2.58FAامیر حسینصدیقیپژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران (ایرانداک)علینعیمی صدیقپژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران (ایرانداک)Journal Article20230129Fuel pricing, as one of the key issues in energy consumption management, plays an important role in the proper use of energy resources. In this field, effective decision- and policy-making, in addition to managing fuel consumption, can also prevent drastic price changes in the energy market. Various factors such as fuel supply, demand, production, transportation and inventory costs, supply chain network structure, and competition among retailers affect the final price of fuel. In this paper, we present a bilevel mixed integer nonlinear programming model for fuel pricing in a competitive environment, taking into account different aspects of the problem. The proposed model is based on a single-to-multi Stackelberg-Nash game in which, the first level (leader) is a focal company that is responsible for the location and planning of refineries, and the second level (followers) consists of multiple retailers who are competing with each other to obtain larger fuel market. The competition among retail prices will drive fuel consumption demand. Afterward, the solution method is described and the numerical results are discussed in two cases, a decentralized model and a centralized model. Finally, we examine the impact of different parameters using sensitivity analysis and provide managerial insights into the problem.قیمتگذاری سوخت یکی از موضوعات کلیدی در مدیریت مصرف انرژی است که نقش تعیینکنندهای در استفادۀ مناسب از منابع انرژی دارد. تصمیمگیری و سیاستگذاری صحیح در این حوزه میتواند علاوه بر مدیریت مصرف سوخت، از تغییرات شدید قیمتی در بازار انرژی نیز جلوگیری کند. عوامل مختلفی نظیر میزان تولیدات، میزان تقاضا، هزینههای تولید، انتقال و نگهداری، ساختار شبکۀ تأمین سوخت و رقابت بین خردهفروشان بر قیمت نهایی سوخت تأثیرگذارند. در این مقاله با در نظر گرفتن جنبههای مختلف مسئله، یک مدل ریاضی غیرخطی عدد صحیح مخلوط دو سطحی برای قیمتگذاری سوخت در شرایط رقابتی ارائه شده است. مدل پیشنهادی مبتنی بر یک بازی استکلبرگ ـ نش یک به چند است که در آن، در سطح اول (رهبر) یک مدیریت مرکزی قرار دارد که مسئول مکانیابی و برنامهریزی پالایشگاههاست و در سطح دوم (پیروان) خردهفروشانی قرار دارند که برای کسب سهم بیشتری از بازار سوخت، در حال رقابت با یکدیگرند. درنهایت رقابت بین قیمتهای خردهفروشی، تقاضای مصرف سوخت را رقم خواهد زد. در ادامه، روش حل مسئله بیان میشود و نتایج عددی آن در دو حالت مدل غیرمتمرکز و مدل متمرکز مورد بحث و بررسی قرار میگیرد. در انتها با استفاده از تحلیل حساسیت سعی میشود تا ضمن بررسی تأثیر پارامترهای مختلف، پیامهای مدیریتی مرتبط با مسئلۀ مورد بحث نیز ارائه گردد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113439_343aa849fe09bb983482b2ef48d54dcf.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29518220230129An Analysis of Exergy, Thermo-economic, and Optimization of a CCHP System for a Residential Complexتحلیل اگزرژی و ترمواکونومیک و بهینهسازی یک سیستم CCHP با ذخیرهسازی حرارتی برای استفاده در یک مجتمع مسکونی708211344010.22052/8.2.70FAکامیارگل باطن مفرددانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزیغلامرضاصالحیدانشگاه صنعت نفتJournal Article20230129This study focuses on the optimization and analysis of exergy and thermo-electronics of a generation system of combined heat-cold-and-power with thermal storage for the purpose of deployment in a residential complex of 147,000 square meters, with the main driving motive of the internal combustion engine. The optimization of the system is based on the minimization of annual cost and performed though a direct search method in two modes of using and not using the thermal reservoir . In the mode of the non-use, the engine with a capacity of 2004 kW and 4001 hours of operation is the optimal choice. However, in the mode of the use of the thermal reservoir of the engine with a capacity of 2004 kW and a runtime of 5268 hours and a reservoir capacity of 18.93 cubic meters is the optimal choice. The assessment of the two systems for the sale and non-sale of the surplus electricity to the national power network has been considered. The best state of system’s functioning is the mode of the use of the thermal storage tank and the sale of surplus electricity to the power network. In this case, compared to the mode of non-use thermal storage tank, reductions of 20.8% in the primary energy consumption, of 19.5% in carbon dioxide emissions, of 14.3% in the cost of the system's performance, and of 17% in the cost of purchasing electricity from the power network have been achieved. The rate of return on capital shows a rise of 3.1 % but an increases in the annual cost of the system by 10.7 %.در این پژوهش به بهینهسازی و تحلیل اگزرژی و ترمواکونومیک یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرما با ذخیرهسازی حرارتی بهمنظور استفاده در یک مجتمع مسکونی به مساحت 147 هزار مترمربع، با محرک اصلی موتور احتراق داخلی گازسوز پرداخته شده است. بهینهسازی سیستم بر اساس کمینهسازی هزینۀ سالانه و در دو حالت استفاده و عدم استفاده از مخزن ذخیرۀ حرارتی و به روش جستجوی مستقیم انجام شده است. در حالت عدم استفاده از مخزن ذخیرۀ حرارتی، موتور با ظرفیت 2004 کیلووات و مدت کارکرد 4001 ساعت و در حالت استفاده از مخزن ذخیرۀ حرارتی، موتور با ظرفیت 2004 کیلووات و مدت کارکرد 5268 ساعت و ظرفیت مخزن 93/18 مترمکعب انتخاب بهینه است. ارزیابی دو سیستم برای حالتهای فروش و عدم فروش برق مازاد تولیدی به شبکۀ سراسری برق در نظر گرفته شده است. بهترین حالت کارکرد سیستم، استفاده از مخزن ذخیرۀ حرارتی و فروش برق مازاد به شبکه است. در این حالت نسبت به حالت عدم استفاده از مخزن ذخیرۀ حرارتی، مصرف انرژی اولیه 8/20درصد، انتشار آلایندۀ دیاکسیدکربن 5/19درصد، هزینۀ عملکرد سیستم 3/14درصد و میزان خرید برق از شبکۀ سراسری برق 17درصد کاهش یافته است. همچنین نرخ بازگشت سرمایه رشد 1/3درصدی را نشان میدهد، اما باعث افزایش 7/10درصدی هزینۀ سالانۀ سیستم میشود.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113440_f223240df4fc706858a314137192b474.pdf