بررسی تولید بیوالکتریسیته با استفاده از سلول سوختی میکروبی

Bioelectricity Production Using Microbial Fuel Cell–a Review

چکیده

1 مقدمه

2 انواع سلول های سوخت میکروبی و الکتریسیته تولید شده

3 انواع کاتالیزگرهای مورد استفاده

4 موارد استفاده ی پیل های سوخت میکروبی

5 مسیرهای آینده

6 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     این مقاله روش های مختلف تولید نیروی الکتریکی با استفاده از میکروارگانیسم ها در پیل های سوخت میکروبی (MFC) را به طور خلاصه بیان می کند. در دهه گذشته، پیل های سوخت میکروبی به دلیل توانایی تبدیل پسماند آلی به جریان الکتریکی به کمک میکروارگانیسم ها، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردند. آن ها به عنوان منبع عظیمی از انرژی تجدید پذیر درحال توسعه اند. این دستگاه از بخش های کاتد، آند و یک غشای جداکننده بهره می برد. به طور موثر می توان از آن برای تولید برق و تصفیه فاضلاب استفاده کرد. سلول های الکترولیز میکروبی (MEC) یک نوع پیل سوخت میکروبی هستند که برای تولید سوخت هیدروژن از مواد زیستی مختلف نیز استفاده می شوند. به طور کلی عملکرد پیل سوخت میکروبی به ماهیت میکروارگانیسم ها، الکترودهای انتخابی و غشای جداکننده ی مورد استفاده بستگی دارد. از پیل های سوخت میکروبی به عنوان منبع انرژی پایدار و متناوب برای کاهش آلودگی های صنعتی استفاده می شود. در این مطالعه مروری به شرح مفصلی پیرامون پیل های سوخت میکروبی و روش های مختلف تولید الکتریسیته زیستی و هیدروژن از تصفیه فاضلاب پرداخته شده است.

2- انواع سلول های سوخت میکروبی و الکتریسیته تولید شده

2-1 سلول سوخت میکروبی تک محفظه ای

     سلول سوخت میکروبی تک حفره ای از یک کاتد هوایی و یک آند، با یا بدون غشای جداکننده تشکیل شده است (شکل 1). اگر غشای جداکننده وجود داشته باشد معمولا به کاتد متصل می شود (21). در سلول سوخت میکروبی تک حفره ای به دلیل اکسیداسیون مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها، الکترون ها و پروتون های موجود در آند توسط PEM یا چرخه خارجی به کاتد منتقل می شوند (22). عملکرد کاتد، حداکثر نیروی برق تولیدی توسط سلول های سوخت میکروبی دارای کاتد هوایی را تحت تاثیر قرار داد. در این نوع، به دلیل این که در محیط خنثی واکنش اکسایش-کاهش ضعیف است، کاتد نقش مهمی ایفا می کند (6). گزارش شده است که کاتدهای هوایی استفاده شده در سلول های سوخت میکروبی تک حفره ای حجم مایع اندکی دارند (23) و با استفاده از کاتدهای هوایی کوچک، به دلیل تفاوت در فاصله الکترود، ماهیت PEM و ماهیت ماده تلقیحی، بعضی تاثیرات برروی خروجی نیرو نشان داده شد (24،25،26). در یک سلول سوخت میکروبی تک حفره ای متوالی که کربن و گرافیت دانه ای (گرانولی) به عنوان کاتد و آند استفاده شدند حداکثر نیرو به ترتیب در حدود 65 ± 5 W/m3 و 188 ± 7 mA/m3 به دست آمد (27). برای کاهش Cr (VI) در کاتد زیستی که برس گرافیت و دانه گرافیت به عنوان آند و کاتد استفاده شدند، حداکثر چگالی نیرو 6.4 W/m3 ایجاد شد (28). MFC تک حفره ای با الکترودهای پوشیده شده با گرافن به عنوان آند و کاتد، پیک نیروی خروجی حجمی معادل 3.51 ± 0.50 W m−3 ایجاد کرد (29). MFC تک حفره ای با کاتد هوا و برس فیبر گرافیت به عنوان آند، حداکثر چگالی نیرویی در حدود 1460 ± 10 mW m−2 ایجاد کرد (30). SCMFC با درنظر گرفتن نمد کربن به عنوان آند و پوشش کربنی به عنوان کاتد طراحی شد; حداکثر چگالی نیرو 8.3 ± 0.2 W/m3 40 به دست آمد (31). MFC دارای کاتد پلاتینی و کاغذ کربنی به عنوان آند حداکثر چگالی نیرویی معادل 488 ± 12 mW/m2 ایجاد کرد (32).

2-2 پیل سوخت میکروبی دو محفظه ای

     پیل های سوخت میکروبی اغلب به عنوان سیستم های دو حفره ای استفاده می شوند (شکل 2). پیل های سوخت میکروبی دو محفظه ای دارای یک آنود بی هوازی و یک کاتد هوادهی شده هستند. هر دو حفره الکترود با استفاده از یک غشای تبادل پروتون (PEM) یا یک پل نمکی به هم متصل شده اند. باکتری های بی هوازی تشکیل بیوفیلم داده و به آند می چسبند، درحالی که محفظه دیگر با تامین آب و هوا برای کاتد، هوازی می ماند (33، 34، 35). در این سیستم، کاتیون ها به جز پروتون ها از طریق PEM از کاتد به آند منتقل می شوند که باعث کاهش PH در ناحیه آند و افزایش PH در ناحیه کاتد و کاهش پتانسیل کاتد می گردد که به عنوان مرحله محدودکننده در نظر گرفته می شود (36). عوامل مختلفی مانند ماهیت الکترودها، PH، بارالکتریکی خارجی و سرعت جریان نقش مهمی در کنترل عملکرد MFC دارند (37) و به طور گسترده در تولید الکتریسیته استفاده می شوند (38). در یک مطالعه تجربی که از صفحات گرافیت زبر به عنوان کاتد و صفحات گرافیت نرم به عنوان آند و فاضلاب به عنوان منبع استفاده شد، حداکثر چگالی جریان بالغ بر 313 mA/m2 بود (39). از یک پوشش کربنی با چهار لایه انتشار poly-PTFE به عنوان کاتد و برس کربنی تیمار شده با گرما به عنوان آند استفاده شد که حداکثر چگالی جریان 0.49 A/m2 ایجاد کرد. همین آزمایش با پساب متفاوت، به ترتیب حداکثر چگالی نیرو و حداکثر چگالی جریان 554 mW/m2 و 1.0 A/m2 ایجاد کرد (40). ترکیبی از محیط کشت های نیتروژن زدایی شده و بی هوازی غنی شده با Cr (VI) و الکترودهایی از صفحات گرافیت برای آند و کاتد استفاده شد که به ترتیب چگالی جریان و چگالی نیروی حدود 123.4 mA/m2 و 55.5 mW/m2 ایجاد کرد (41). طی فرایند کاهش زیست معدنی MnO2، حداکثر چگالی نیرو 126.7 ± 31.5 mW/m2 ایجاد شده و هنگام کاهش اکسیژن درحالی که از کربن شیشه ای مشبک برای آند و کاتد استفاده می شد، چگالی نیروی کم تری معادل 3.9 ± 0.7 mW/m2 ایجاد شد (42).

هزینه های ادغام کوتاه مدت انرژی های تجدیدپذیر متغیر: کاهش و تعدیل باد در بریتانیا و آلمان

Short-term integration costs of variable renewable energy: Wind curtailment and balancing in Britain and Germany

چکیده

1 مقدمه

2 هزینه های محدودیت

3 سیستم های تعادل در بریتانیا و آلمان

4 گزینه های سیاسی برای رفع هزینه های ایجاد تعادل

5 جمع بندی

منابع

چکیده

     بریتانیا و آلمان شاهد رشد گسترده ای در زمینه انرژی های تجدید پذیر متغیر (VRE) در دهه اخیر بوده اند. بسیاری از مطالعه ها نشان می دهد که این موضوع باعث می شود که هزینه های عملیاتی سیستم های قدرت به صورت کوتاه مدت برای تعادل و مدیریت ازدحام، افزایش پیدا کند. ما توسعه های واقعی این هزینه ها، تخصیص آن ها و کاربرد های سیاسی در هر دو کشور را بررسی می کنیم.
از سال 2010، هزینه های عملیات سیستم ها 62% در بریتانیا افزایش یافته است ( به صورت یک افزایش 5 برابری در ظرفیت VRE) و در آلمان نیز تقریبا همین شرایط بوده است ( البته ظرفیت در آلمان دو برابر شده است). در این زمینه، ایجاد تعادل در هزینه ها در بریتانیا ثابت مانده است (4%-) و در آلمان به صورت محسوس کاهش یافته است (72%-) در حالی که هزینه های مدیریت ازدحام 74% در بریتانیا و 14 برابر در آلمان افزایش داشته است. هزینه های کاهش تولید انرژی بادی نیز سال به سال متغیر می باشد و زمانی که به روز رسانی های برنامه ریزی شده برای شبکه و به روز رسانی های جاری تکمیل شوند، قطعا این هزینه ها باید به صورت محسوس کاهش پیدا کنند. نرخ کاهش تولید برای مزارع به 4 تا 5% در آلمان و 5 تا 6% در بریتانیا افزایش داشته است ( 0 تا 1 % برای مزرعه های بادی دریایی و 15 تا 16% نیز برای مزارع خشکی در اسکاتلند).

     بحث های سیاسی در رابطه با سیستم های ایجاد تعادل در هر دو کشور به صورت مشابه هستند و بر روی تقویت سیگنال های قیمت عدم تعادل و میزان تحمل ژنراتور های VRE از نظر هزینه های یکپارچه سازی می باشند. هر دو کشور میتوانند از بازار تعادلی یکدیگر و طراحی های کاهش عدم تعادل، درس های مفیدی را به دست بیاورند. بریتانیا باید بازار تعادل خودش را اصلاح کند تا شفافیت و رقابت بیشتری داشته باشد و فعالان جدید بتوانند در آن شروع به کار کنند ( به خصوص برای ژنراتور های VRE). بازه های تجارت کوتاه تر و بسته شدن درگاه ها نیازمند مشارکت بازار بوده و باعث توانمندی آن ها می شود تا بتوانند مسئولین بیشتری برای تعادل بازار را در اختیار داشته باشند. آلمان باید یک بازار انرژی رزرو را هم در نظر داشته باشد و سعی کند که از قیمت گذاری های حاشیه ای برای عدم تعادل استفاده کند.

هزینه های محدودیت
     این بخش هزینه های مدیریت ازدحام شبکه و تخصیص آن ها در بریتانیا و آلمان را بررسی می کند. معیار های توزیع مجدد در این قسمت برای مدیریت کردن ازدحام مورد استفاده قرار می گیرد به این صورت که قبل از ازدحام نیروگاه تولید خودش را کاهش می دهد و دوباره بعد از آن، تولید خودش را افزایش می دهد در نتیجه تعادل انرژی خودش را در کل سیستم حفظ می کند.

     در بریتانیا و آلمان، ژنراتور های بادی بیشتر در قسمت شمالی کشور قرار گرفته اند که این موضوع به دلیل دسترسی بهتر به زمین و باد می باشد در حالی که نیاز بیشتر در قسمت مرکزی و جنوبی کشور می باشد. این موضوع باعث شده است که شبکه های توزیع تحت فشار قرار بگیرند و پروژه های مختلفی اجرا شده است تا ظرفیت های شبکه های توزیع شمال به جنوب تقویت شود و این برنامه ها در آلمان و بریتانیا برنامه ریزی شده و در حال اجرا هستند [30 و 31].

مدیریت ازدحام و تخصیص هزینه های آن در آلمان
     TSO های آلمان به صورت پیمان کاری این حق را برای خودشان تضمین کرده اند که در صورت ازدحام شبکه، بتوانند مشخصات تولید را تغییر دهند. به علاوه، آن ها از ظرفیت های پیمان کاری رزرو برای مدیریت ازدحام استفاده می کنند که با نام Netzreserve ( رزرو شبکه) شناخته می شود [32]. TSO ها نیاز برای این ظرفیت های رزرو را ارزیابی می کنند که باید توسط Bundesnetzagentur تایید شود تا بتوانند بودجه های مورد نیاز برای آن ها را تامین کنند. رزرو شبکه به عنوان یک معیار موقتی در نظر گرفته می شود که باید با استفاده از تقویت مناسب شبکه و توسعه آن، به تدریج کنار گذاشته شود. برنامه های دولت، توسعه رزرو شبکه تا سال 2023 می باشد (برنامه ریزی شده بود که تا سال 2017 از این سیستم های رزرو استفاده شود) [34].

بررسی روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مدرن

A survey of reliability assessment techniques for modern distribution networks

چکیده

مقدمه

2- قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع مدرن

2-1- تولید توزیع‌شده

2-2- ذخیره‌سازی انرژی

2-3- پاسخگویی بار

2-4- خودروهای برقی

2-5- اتوماسیون ادوات حفاظتی

2-6- ریزشبکه ها

3- ارزیابی قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع مرسوم

4- تکنیک های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مدرن

4-1- تولید توزیع‌شده

4-2- سیستم های ذخیره سازی انرژی

4-3- ریزشبکه ها

4-4- پاسخگویی به تقاضا

4-5- خودروهای برقی

4-6- اتوماسیون ادوات حفاظتی

4-7- تکنولوژی‌های ICT

5- یک مطالعه موردی: انتخاب تکنیک برآورد قابلیت اطمینان

5-1- شبکه آزمایشی

5-2- انتخاب تکنیک برآورد قابلیت اطمینان

5-3- مقایسه نتایج روش های پیاده سازی شده

6- نتیجه‌گیری

چکیده

ابزارهای تشخیص قابلیت اطمینان از لحاظ برنامه‌ریزی و مدرنیزاسیون سیستم‌های توزیع توان از اهمیت بالایی برخوردارند. در سال‌های اخیر شاهد توسعه روزافزون انرژی‌های تجدیدپذیر، تولید توزیع‌شده، ذخیره انرژی، خودروهای برقی، اتوماسیون حفاظت از دستگاه‌ها و طرح‌های پاسخ به تقاضا در شبکه‌های توزیع بوده‌ایم. تمام این تکنولوژی‌ها به نوعی در قابلیت اطمینان شبکه نقش دارند. هدف این مقاله مروری جدی است بر تکنیک‌های تعیین قابلیت اطمینان برای ارزیابی شبکه‌های توزیع، تاکید بر اهمیت کاربرد بیش از پیش منابع انرژی توزیع‌شده و کاربرد گسترده تکنولوژی‌های کنترل، حفاظت و مخابرات. در مورد هر تکنولوژی تحلیلی دقیق و تطبیقی بین تکنیک‌ها و مدل‌های مختلف که برای تعیین قابلیت اطمینان استفاده می‌شوند، همراه با دستورالعمل‌هایی در مورد کاربرد هرکدام ارائه شده‌است. برای نشان‌ دادن ویژگی‌ها و فرآیند مدل‌کردن ابزار‌های تعیین قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع مدرن، از یک مطالعه موردی استفاده خواهد شد.

6- نتیجه‌گیری
ورود تکنولوژی‌های نو به شبکه‌های توزیع مدرن (DG، ذخیره‌ انرژی، ریزشبکه‌ها، DR، خودروهای برقی، ادوات حفاظتی خودکار) فرصت‌های جدیدی برای بهبود قابلیت اطمینان فراهم کرده‌است. در این مقاله، مروری بر تکنیک‌های پیشنهادی برای برآورد قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع، الزامات مدلسازی و ویژگی‌های روش‌های مطرح در این زمینه مقایسه و بررسی شدند. به علاوه، برای نشان‌دادن فرآیند مدلسازی برآورد قابلیت اطمینان، از یک مطالعه موردی و مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی استفاده شد. این مقاله، آخرین پیشرفت‌ها در این زمینه و جزئیات پیاده‌سازی روش‌های برآورد قابلیت اطمینان را شامل می‌شود.
از لحاظ کلی، این مطالعه نشانگر تلاش‌های شدیدی است که روی مدلسازی ویژگی‌ها، پیچیدگی و عدم قطعیت موجود برای برآورد قابلیت اطمینان در شبکه‌های توزیع صرف می‌شود. از این لحاظ، مقالات زیادی روی ماهیت تصادفی مسائلی مثل تغییرات بار و تولید، کارایی ذخیره انرژی، تخمین ظرفیت پاسخگویی به بار و امکاناتی که توسط خودروهای برقی فراهم می‌شود، متمرکز شده‌اند.
همچنین برخی پژوهش‌ها با تمرکز بر جنبه‌های عملیاتی شبکه‌های توزیع مدرن انجام شده‌اند. جزیره‌ای‌سازی عمدی و ریزشبکه‌ها، راه‌حل خوبی برای بهبود قابلیت اطمینان عرضه هستند. برای بررسی قابلیت اطمینان در این حالت‌ها، ارزیابی کفایت تولید و بار اصلی‌ترین معیاری است که در روش‌های ارزیابی مورد توجه قرار می‌گیرد، لذا تمام عواملی که کفایت جزیره را تحت تاثیر قرار می‌دهند، در این بررسی در نظر گرفته می‌شوند.

Abstract

Reliability assessment tools are of crucial importance for planning and modernisation of distribution power systems. In recent years there has been an increased deployment of renewable energy, distributed generation, energy storage, electric vehicle, protection device automation and demand response schemes in the distribution networks. All these technologies contribute in their own way to network reliability. The objective of this paper is to provide a critical survey of the reliability assessment techniques used for the evaluation of distribution networks, emphasising the importance of an increased penetration of distributed energy resources and a more widespread application of control, protection and communication technologies. A detailed analysis and a comparison between different techniques and models used for the reliability assessment will be provided for each technology along with the guidelines for their application. A case study will be used to demonstrate the properties and the modelling procedure of the reliability assessment tools for modern distribution networks.

6- Concluding remarks

The introduction of new technologies in modern distribution networks (DG, energy storage, microgrids, demand response, electric vehicle, automated protection devices) opens up new opportunities to improve the reliability. In this paper a survey of the techniques proposed for the reliability assessment of distribution networks was presented. The modelling requirements and the properties of the methodologies in the field were compared and critically reviewed for each technology. In addition, a case study was introduced to illustrate the modelling procedure of reliability assessment techniques as well as the comparison of the results computed by the modelled techniques. The survey provides the state-of-the-art in the topic and the necessary details for the implementation of the reliability assessment techniques.

From a general point of view, the survey presented the intensive research efforts focused on modelling the features, complexities and uncertainties necessary for the reliability assessment of distribution networks. In this sense, the publications have paid significant attention to the stochastic nature of aspects like the variability of load and generation, the performance of energy storage, the estimation of demand response capacity and the opportunities introduced by electric vehicles.

Research in the field has also been focused on operational aspects of modern distribution networks. Intentional islanding and microgrids has been identified as a promising opportunity to improve the reliability of supply. To assess the reliability under this operating mode, adequacy evaluation of generation and load is the core criteria considered by the techniques. Consequently, all those factors that influence the adequacy of the island have to be considered in the assessment

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مدرن

A survey of reliability assessment techniques for modern distribution networks

عملیات هوشمند شبکه های هوشمند یکپارچه با تولید توزیع شده: یک بررسی

Smart operations of smart grids integrated with distributed generation: A review

چکیده

1- مقدمه

2- انگیزه وهدف این مقاله مروری

3- فناوری شبکه هوشمند

4- مدیریت سمت تقاضا

4-1 مزایا و مراحل DSM

5- پاسخگویی سمت بار

5-1 مزایا و چالش‌ها

6- تولید پراکنده

6-1 مفهوم میکروگرید

6-2 نقش منابع انرژی تجدید پذیر و دستگاه‌های ذخیره انرژی

6-3 چالش‌ها

7-دستگاه‌های هوشمند

7-1 چالش‌های مربوط به پیاده سازی دستگاه‌های هوشمند

8-نکات کلیدی این مقاله مروری و مشاهدات

8-1 نکات کلیدی و بحث

8-2 مشاهدات

9- نتیجه گیری

چکیده

در طی چند سال اخیر، کشورهای بسیاری در دنیا علاقه قابل توجهی به فناوری شبکه هوشمند نشان داده‌اند. آن‌ها با چالش‌های بسیاری در فرایند استقرار این فناوری در سطح زمین مواجه هستند. از این روی یک تحقیق برنامه ریزی شده برای مقابله با این چالش‌ها در حال حاضر لازم است. این مقاله، توصیف دقیقی از پیشرفت‌های انجام شده در زمینه مدیریت سمت تقاضا، برنامه‌های پاسخگویی بار، تولیدپراکنده، مسائل فنی در مسیر پیشرفت و مزایای کلیدی حاصله پس از استقرار نهایی این برنامه‌ها ارائه می‌کند. منابع انرژی تجدید پذیر نیز به بخش اصلی تولید پراکنده تبدیل شده و راه حلی را برای مسائل محیطی ناشی از نیروگاه‌های برق سنتی در اختیار می‌گذارد. تعداد کمی از کشورها بر روی استقرار سیستم اندازه گیری پیشرفته کار کرده‌اند. در همین راستا، دامنه تحقیقات در برنامه‌های مختلف فناوری شبکه هوشمند بررسی شده است.

9- نتیجه گیری

در این مقاله ما مشاهده کردیم که یک شبکه هوشمند، یک فناوری نوظهور بوده و تحقیقات رو به رشدی در رشته‌ها و زمینه‌های مختلف شبکه هوشمند در حال انجام است. بسیاری از کشورهای توسعه یافته از این فناوری در شبکه الکتریسیته خود استفاده کرده‌اند. با این حال بسیاری از کشورهای دیگروجود دارند که هنوز در زمینه فناوری شبکه هوشمند رشد اندکی داشته‌اند. تعداد زیادی از مقالات پژوهشی مرور شده در بر گیرنده دانش مربوط به فناوری شبکه هوشمند، اجزای مختلف شبکه هوشمند نظیر مدیریت سمت تقاضا، پاسخ تقاضا، تولید پراکنده، دستگاه‌های هوشمند بوده‌اند. هر جزء شبکه هوشمند به طور دقیق برسی شده است و جزییات مربوط به پیشرفت، روش‌های کنترل برای بهبود فرایند، مزایای پیاده سازی و چالش‌های فنی در پیشرفت آن‌ها توضیح داده شده است. نتایج نشان داده است که ابزارهای مختلف حل مسئله نظیر الگوریتم‌های تکاملی، الگوریتم‌های پراکنده جدید، کنترل پیش بین مدل، تئوری بازی به طور پیوسته توسط محققان برای دست یابی به راه حل مسائل مدیریت انرژی سمت تقاضا استفاده شده‌اند. برای مقابله با مسائل محیطی ناشی از نیروگاه‌های برق سنتی، منابع انرژی پراکنده به عنوان یک راه حل مطرح شده است. جزییات یکپارچه سازی RER های مختلف نظیر انرژیباد، PV، وسایل الکتریکی، سیستم‌های ذخیره انرژی، نقش آن‌ها در هموار سازی منحنی تقاضا و چالش‌های پیاده سازی آن‌ها در مقاله مروری ما گنجانده شد.

Abstract

In last few years, many countries in the world have shown huge interest in smart grid technology. They are facing many challenges in the process of deployment of this technology at ground level. Hence a planned research is required to meet those challenges within time. This paper provides a detailed description of progress in the field of demand side management, demand response programs, distributed generation, technical issues in the way of their progress and key advantages, which will be received after the final deployment of these programs. Renewable energy resources are also becoming a main part of distributed generation, which provides a solution for environmental problems caused by conventional power plants. Few countries are working on the deployment of the advanced metering system. Along with this, the scope of research in various programs of smart grid technology has been explored.

9- Conclusion

In this paper, we have observed that a smart grid is an emerging technology with growing research in various fields of smart grid. Many developed countries have already started using this technology in their electricity network. But there are many other countries which are lagging in the area of smart grid technology. Large numbers of research papers have been reviewed to include best basic knowledge of smart grid technology, various smart grid components like demand side management, demand response, distributed generation, smart devices. Each component of the smart grid has been explored in detail and details of their continue progress, controlling methods for the improvement of their process, benefits with their implementation and technical challenges in their advancement have been explained in detail. It is also found that various problem solution tools like evolutionary algorithms, novel distributed algorithms, model predictive control, game theory, etc. have been frequently used by the researchers to get the solution of demand side energy management problems. To deal with the environmental issues occurring due to conventional power plants, distributed energy resources have been found as a solution. Detail of integration of various RERs like wind generation, PV generation, etc., electric vehicles, energy storage systems, their role in smoothening the demand curve and challenges in their implementation has been included in our review.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

عملیات هوشمند شبکه های هوشمند یکپارچه با تولید توزیع شده: یک بررسی

Smart operations of smart grids integrated with distributed generation: A review

بررسی تخصیص بهینه تولید پراکنده: اهداف ، محدودیت ها ، روش ها و الگوریتم ها

A review of the optimal allocation of distributed generation: Objectives, constraints, methods, and algorithms

چکیده

1. مقدمه

2. اهداف منتخب برای DGA بهینه

1.2. به حداقل رسانی اتلاف توان

3.2 توسعه پروفایل ولتاژ

3.2. اهداف مرتبط با مسایل مالی

4.2. بهینه سازی چند منظوره

3. محدودیت هایی برای DGA بهینه

1.3. توان فعال: تولید/جریان بار

2.3. توان انفعالی: تولید/جریان بار

3.3. ولتاژ: پروفایل/مراحل/زاویه

4.3. خط: محدودیت های اتلاف/حرارتی

5.3. مبدل: ظرفیت/اتصال وسط

6.3. مدار کوتاه: سطح/نسبت

7.3. توان: توزیع/کیفیت/فاکتور توان

8.3. DG: سطح نفوذ/اندازه/تعداد

4. الگوریتم ها و روش های بهینه سازی بکار گرفته شده

1.4. رویکردهای کلاسیک

2.4. روش های جستجوی پایه

3.4. الگوریتم های الهام گرفته از جامعه یا فیزیک

4.4. روش های الهام گرفته از طبیعت

5.4. الگوریتم های هوشمند ترکیبی

6. مقایسه ی الگوریتم های بهینه سازی

7. نتیجه گیری

چکیده

تولید توزیعی با توجه به قابلیت آن در استفاده ی جایگزین از منابع جایگزین انرژی , آینده ای نویدبخش برای تولید توان در شبکه های برق ارایه می کند. سهم ژنراتورهای توزیعی برای سیستم های توان شامل پیشرفت هایی در کارآمدی انرژی و کیفیت توان جهت قابلیت اطمینان و امنیت است. این مزایا تنها با تخصیص بهینه ی منابع توزیعی قابل دستیابی هستند که عملکرد اهداف و محدودیت ها را در نظر گرفته و الگوریتم بهینه ی پایدار را بکار می گیرد. یک بازبینی جامع بر تخصیص بهینهی ژنراتورهای توزیعی در این مقاله برای اهداف, محدودیت ها و الگوریتم های متفاوت انجام شد. این بازبینی نشان می دهد که چگونه روش ها و الگوریتم ها برای تخصیص تولید توزیعی بهینه نقش مهمی در توسعه ی صحت و کارآمدی نتایج ایفا می کنند. 

1- مقدمه

تولید توزیعی برخلاف تولید متمرکز سنتی به روشی اشاره دارد که در آن بخشی از توان الکتریک با واحدهای تولیدی کوچک که در نزدیکی کاربر نهایی قرار گرفته اند , تولید و توزیع می شود. تولید توزیعی می تواند بعنوان تولید پراکنده, تولید جایگیری شده یا تولید غیرمتمرکز در نظر گرفته شود. تولید توزیعی گستره ی وسیعی از واحدهای تولید توان نصب شده ی محلی را تحت پوشش قرار می دهد که می تواند از نوع تجدید  پذیر یا متداول باشد. امروزه با توجه به پیشرفت های فنی , می توان به مزایای بیشماری از ژنراتورهای توزیعی (DG) در رشته های اقتصادی, فنی و محیطی دست یافت. می توان با انتخاب و اندازه گیری بهینه و قرار دادن DGها در سیستم-های توان , آن را به دست آورد. 

6- نتیجه گیری

می توان اینطور بیان کرد که نصب DG در شبکه های توان, ویژگی های شبکه را تغییر می دهد. روش های بسیاری وجود دارند که به سبب محدودیت های عمکرد اهدافشان در DGA بکار رفته اند. علاوه بر آن مطالعات درباره ی DGA می تواند با توجه به الگوریتم های بهینه سازی بکار گرفته شده طبقه بندی شوند. یک تابع تناسب شامل ترکیبی از فاکتورهای وزنی و چند منظوره در کارهای قبلی بررسی شده اند. برای تشکیل تابع هدف تک ارزشی, فاکتورهای وزنی صحیح ترین روش هستند. با این وجود روش های تحلیلی ادغام شده با جستجوی ساده یا جامع همیشه می تواند به راه حل دقیقی بیانجامد اما برای شبکه های بزرگ قابل کاربرد نیستند. به سبب معایب توضیح داده شده ی ماهیت الهام گرفته از طبیعت الگوریتم های بهینه سازی, بنظر می رسد یک الگوریتم بهینه سازی ترکیبی برای DG مناسب تر است بویژه اگر منابع تجدید   پذیر هم در کار باشند.

Abstract

Distributed generation, with respect to its ability in utilizing the alternative resources of energy, provides a promising future for power generation in electric networks. Distributed generators contribution to power systems include improvement in energy efficiency and power quality to reliability and security. These benefits are only achievable with optimal allocation of distributed resources that considers the objective function, constraints, and employs suitable optimization algorithm. In this paper, a comprehensive review on the optimal allocation of distributed generators was carried out for different objectives, constraints, and algorithms. Current review highlights how the methods and algorithms for optimal distributed generation allocation play an important role in improving the accuracy and efficiency of the results.

1- Introduction

Unlike the traditional centralized generation, distributed generation refers to a method in which a part of the electric power is generated and delivered to customers with small generation units placed close to the end users. The distributed generation can also be addressed as dispersed generation, embedded generation, or decentralized generation. Distributed generation covers a wide range of locally installed power generation units which can be of both renewable and conventional types. Nowadays, with respect to the technical developments, enormous benefits can be achieved from Distributed Generators (DGs) in economical, technical, and environmental fields [1–3]. Those advantages could be earned by optimal selection, sizing, and placement of DGs in power systems.

6- Conclusion

It can be stated that DG installation in power networks changes the network characteristics. There are a lot of methods employed in DGA due to their objectives operation constraints. Moreover, the studies on DGA can also be classified with respect to their employed optimization algorithms. A fitness function comprises of a combination of multi objectives and weight factors, is examined in the literatures. To form a single value objective function, weight factors are the most proper technique. However, the analytic methods combined with simple or exhaustive search can always result in an accurate solution, but they are not applicable for large networks. Due to the explained disadvantages of nature inspired optimization algorithms, a hybrid optimization algorithm seems to be more suitable for DGA, especially when renewable resources are also included.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی تخصیص بهینه تولید پراکنده: اهداف ، محدودیت ها ، روش ها و الگوریتم ها

A review of the optimal allocation of distributed generation: Objectives, constraints, methods, and algorithms