بهینه سازی سیستم های سودمند سایت برای یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر

Optimization of site utility systems for renewable energy integration

چکیده
1 مقدمه
2 مدل بندی و شبیه سازی سیستم های قدرت در زمینه یکپارچه سازی انرژی تجدیدپذیر
3 بهینه سازی فرایند سیستم های قدرت سایت صنعتی
4 مطالعه موردی
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده

همان طور که می دانیم در راستای خنثی سازی انتشار کربن توجه زیادی به تامین انرژی الکتریکی از طریق منابع انرژی تجدید پذیر، اختصاص داده شده است. ما در صورتی که بخواهیم استراتژی های عملیاتی بهینه برای یکپارچه سازی منابع انرژی الکتریکی در سیستم های قدرت متعارف را شناسایی و تاثیرات تکنولوژیکی-اقتصادی استفاده از انرژی تجدید پذیر بر روی مدیریت انرژی صنعتی را درک کنیم، به یک رویکرد سیستماتیک و یکپارچه نیاز خواهیم داشت. ما به دنبال مدل بندی سیستم های تاسیسات قدرت صنعتی هستیم که انرژی تجدیدپذیر در آنها یکپارچه سازی شده است. در ادامه این مدل بندی را به منظور بررسی بده بستان اقتصادی بین سرمایه گذاری ثابت، مصرف سوخت، تولید برق و مالیات انتشار کربن، بهینه سازی می کنیم. حساسیت پارامترهای کلیدی طراحی با کمک چارچوب بهینه سازی ارزیابی میشود که به ما اجازه می دهد درک مفهومی بهتری در مورد اثر اقتصادی مالیات کربن و قیمت انرژی تجدیرپذیر بر روی مدیریت توان و حرارت در سطح ناحیه صنعتی، به دست آوریم. در مقایسه با سیستم های قدرتی که صرفا بر اساس احتراق سوخت های فسیلی عمل می کنند، یکپارچه سازی انرژی تجدیدپذیر در مطالعه موردی نشان داد که از طریق تزریق استراتژیک 20 مگاوات توان الکتریکی تجدیدپذیر به سیستم قدرت متعارف می توانیم تقریبا 14 درصد در هزینه عملیاتی و 9 درصد در هزینه سرمایه، صرفه جویی داشته باشیم. مطالعات موردی ارائه شده به طور کامل اثرات اقتصادی مرتبط با پیاده سازی توان الکتریکی تجدیدپذیر در سیستم های قدرت صنعتی را نمایش میدهند و همچنین مزیت بهینه سازی فرایند ادغام شده برای یکپارچه سازی انرژی تجدیدپذیر در عمل را تایید میکنند.

2 مدل بندی و شبیه سازی سیستم های قدرت در زمینه یکپارچه سازی انرژی تجدیدپذیر
با توجه به آنکه ما به دنبال بهبود عملکرد زیست محیطی سیستم های قدرت مبتنی بر سوخت فسیلی هستیم، در این مطالعه تلاش می کنیم سعی می کنیم تاثیرات تکنولوژیکی-اقتصادی مالیات انتشار کربن و یکپارچه سازی انرژی تجدیدپذیر در سیستم های قدرت متعارف مبتنی بر سوخت فسیلی را درک کنیم.بر این اساس می توان راهنمای عملی برای طراحی و عملیات سیستم های قدرت در آینده ارائه کرد.مطالعه انجام شده در این مقاله از رویه توصیف شده در شکل 1 پیروی می کند.

2 پایه طراحی برای مدل بندی فرایند
سیستم قدرت در نظر گرفته شده در این مطالعه مبتنی بر کار آقای واربانوف (Varbanov) و همکاران او است که در آن زغال سنگ، نفت کوره و گاز طبیعی برای تولید بخار و توان الکتریکی سوزانده می شوند [7].دلیل انتخاب مطالعه موردی واربانوف این بود که در سیستم قدرت آنها سه نوع سوخت فسیلی با ضرایب انتشار کربن متفاوت، مصرف می شوند.این سیستم گزینش شده به ما اجازه می دهد که به طور موثر یکپارچه سازی انرژی تجدیدپذیر برای سیستم های قدرت صنعتی را ارزیابی کنیم.

سیستم قدرت شامل دو دیگ بخار و یک توربین گازی ادغام شده با یک مولد بخار بازیافت حرارت (HRSC) است که برای تولید کردن بخار فشار بسیار بالا (VHP) و تامین 68 مگاوات توان الکتریکی مورد نیاز در سایت صنعتی، مورد استفاده قرار می گیرند.چهار هدر بخار در دسترس هستند.بخار فشار بسیار بالا (VHP) با سطح فشار 101 بار (Bar) از سیستم آب تغذیه دیگ بخار (BFW) تولید شده است که در داخل آن یک دیگ زغال سنگی و همچنین یک دیگ نفت کوره وجود دارد. این سیستم در شکل 2 به نمایش گذاشته شده است.فرض می شود که فشار بخار پایین (LP) بعد از منبسط شدن در داخل توربین در فشار 0.5 بار (Bar) منقبض خواهد شد و در نهایت میعانات بخار به داخل سیستم BFW بازگردانده می شود.مدل بندی فرایندی سیستم های قدرت در محیط یونی سیم (UNISIM@) اجرا شده اند.

مصرف انرژی های تجدیدپذیر و تجارت بین المللی

Renewable-energy consumption and international trade

چکیده

1 مقدمه

2 مروری بر مقالات

3 داده ها و استراتژی تجربی

4 نتایج تجربی

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     این مقاله، پیامدها و بازتابهای حاصل از وابستگی تجارت بین‌ المللی یک کشور به استفاده از انرژی تجدیدپذیر را در کل مصرف انرژی مورد بررسی قرار می دهد. ما با استفاده از داده ‌های 152 کشور طی سالهای 1990 تا 2014، به برآورد معادله جاذبه معاملات دوطرفه می پردازیم تا بتوانیم نقش استفاده از انرژی تجدید پذیر در تجارت بین ‌المللی را ارزیابی کنیم. در عین حال، مشاهده کردیم که 1% افزایش در استفاده از انرژی تجدیدپذیر نسبت به کل انرژی، به طور میانگین منجر به 1.026٪ کاهش در صادرات و 0.39٪ افزایش در واردات می شود که این امر حاکی از این است که استفاده از انرژی تجدید پذیر موجب کاهش رقابت در تجارت می شود. این نتیجه تا حدودی به دلیل پیامدهای هزینه ناشی از استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر است. با این وجود، ما نیز ناهمگونیهایی را در این رابطه مشاهده کردیم. در حالیکه افزایش استفاده از انرژی تجدیدپذیر در کشورهای سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) با افزایش صادرات همراه است، اما در کشورهای غیر OECD موجب کاهش صادرات می شود.

مروری بر مقالات
     مقالات و تحقیقات مرتبط با این مطالعه، بر دو بخش هستند که یکی به اثر مثبت استفاده از انرژی تجدیدپذیر بر محیط زیست مربوط می شود. و بخش دوم با استفاده از متدولوژی آماری تحلیل جاذبه به برآورد هزینه های احتمالی مصرف انرژی تجدیدپذیر می پردازد.
معضلات مرتبط با مصرف انرژی فسیلی، فاکتور اصلی فعالیتهای زیست محیطی و ایجاد یک رژیم تغییرات اقلیمی جهانی ارائه شده توسط پروتکل Kyoto و سایر قراردادهای تغییرات اقلیمی از جمله قرارداد پاریس امضا شده در سال 2016 و توافقنامه Glasgow در سال 2021 (COP26) برای مدیریت انتشار گازهای گلخانه ای می باشد (Chakravorty و همکاران، 2006).
طرفداران مصرف انرژی تجدیدپذیر بر این باورند که افزایش جایگزینی انرژی ناپاک با منابع انرژی فاقد کربن، منجر به تسریع تحول به سوی اقتصاد سبز می شود و اینکه با توجه به چالشهای بوجود آمده با آلاینده های جوی که آسیب فاجعه باری را در پی دارند، این جایگزینی نمی تواند در زمان بهتری صورت گیرد (Parikh و Parikh ، 1977؛ Amigues و Moreaux ، 2019).

     مقالات و تحقیقات، عوامل زیادی را در رابطه با پذیرش ضعیف منابع انرژی تجدیدپذیر به رغم دستاوردهای اقتصادی کلان آن (Nesta و همکاران، 2014) معرفی کرده اند که از این میان می توان به تقاضای کم، تولید در مقیاس کوچک و هزینه بالای سرمایه اشاره کرد که همگی از عواملی هستند که قیمت واحد تولید انرژی تجدیدپذیر را افزایش می دهند. محققانی که سوق یافتن به سمت اقتصاد فاقد کربن را بررسی کرده اند دریافتند که افزایش بهره وری ناشی از استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر بدون هزینه حاصل نمی شود. با این حال، با توجه به آسیبهای فاجعه بار ناشی از آلودگی هوا در اثر تغییرات آب و هوا، شواهد تجربی بر نیاز مبرم کشورها به پذیرش فن آوریهایی که از انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌کنند، تاکید دارند (Bento و همکاران، 2018؛ Amigues و Moreaux ، 2019). Parikh و همکاران (2002) بر آسیب پذیری کشورهای در حال توسعه نسبت به تغییرات آب و هوا و لزوم سیاستهای اقتصادی در خصوص پایداری زیست محیطی در این کشورها، تاکید کرده اند. آنها همچنین دریافتند که روابط جایگزینی قابل توجهی که بطور معمول با تغییر و استفاده از منابع انرژی پاک تر همراه هستند می توانند از طریق کاهش آسیب پذیری در برابر تغییرات آب و هوایی، سطح توسعه اقتصادی، و قابلیت سازگاری و یا کاهش اثرات نامساعد تغییرات آب و هوایی اهمیت بیشتری پیدا کنند. این بررسیها در رابطه با چگونگی تاثیر تغییرات آب و هوا بر توسعه، برای تدوین استراتژیهای سودآور برای واکنش نسبت به تغییرات آب و هوا در کشورهای در حال توسعه بسیار مهم هستند.

پتانسیل استفاده از انرژی و مقاوم سازی پمپ های حرارتی در هتل های دارای آب و هوای سرد

Energy use and retrofitting potential of heat pumps in cold climate hotels

چکیده

1.مقدمه

نامگذاری

2. روش ها و مواد

2.1. جمع آوری داده ها

2.2. طبقه بندی هتل ها

3. نتایج و بحث

3.1. تحلیل انرژی

3.2. پمپ های گرمایشی هتل ها

4. نتیجه گیری

مراجع

چکیده

توریسم و هتل ها نقش مهمی در اقتصاد اروپا ایفا می کنند. بخش هتل از انرژِی زیادی استفاده می کند، که باعث افزایش گرمایش کره خاکی می شود. لذا، نیاز به بررسی فن آوری های طبیعت دوستانه دارای پتانسیل کاهش میزان استفاده از انرژی توسط هتل ها امری ضروری به شمار می رود. از این رو، در این مقاله به بررسی 140 هتل در نروژ و سوئد پرداخته و به شناسایی روش های موفق و پایدار جهت کاهش مصرف انرژی و انتشارات مربوطه پرداخته ایم.

استفاده از انرژی، منابع انرژی موجود و سیستم های گرمایشی هتل ها جهت شناسایی روندهای مصرفی به مدت پنج سال مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج حاکی از آن است که 70 درصد هتل ها دارای میانگین مصرف انرژی سالانه بین 150 الی kWh/m2 250 می باشند. حرکت به سمت منابع انرژی پایدار از سال 2015 الی 2019 در بین هتل ها دیده می شود، که بکارگیری و مصرف کلی گرمایش و سرمایش افزایش یافته و مصرف انرژی الکتریکی کاهش یافته است. گرمایش مستقیم برجسته ترین نوع گرمایش بوده و به عنوان منبع گرمایی اصلی در 70 درصد هتل ها استفاده می شود. مصرف انرژی گروه های هتلی که از گرمایش مستقیم استفاده می کنند سالانه به مقدار kWh/m2 9/218 می باشد، که حدود 25 درصد بیشتر از 9 درصد هتل هایی است که از پمپ های گرمایشی به عنوان منبع اصلی گرما استفاده می کنند. لذا، پتانسیل کاهش مصرف انرژی در هتل ها وجود دارد. دو پمپ گرمایشی کربن دی اکسید گذاربحرانی یکپارچه به عنوان یک روش پایدار کاهش مصرف انرژی بررسی شده اند. نتایج حاکی از آن است که کاهش حدوداً 60 درصدی مصرف انرژی گرمایی امکان پذیر است.

1. مقدمه

بر اساس طرح استراتژیک EU برای سرمایش وگرمایش ساختمان ها، روش های جدید و پایداری می بایست برای کسب اهداف درجه 2 توافقنامه پاریس در خصوص تولید انرژی گرمایی ایجاد گردد (2016، EC). در حال حاضر، ساختمان ها بیش از4 درصد مصرف انرژی را در اروپا به خود اختصاص داده اند (روزلات، 2018). حدود3/1این انرژی و انتشارات مربوطه به بخش تجاری اختصاص دارد (یورواستات، 2017). با اعمال معیارهای افزایش کاربری و مطالبات مدیریتی، تخمین زده می شود که حدود 30 درصد صرفه جویی در بخش تجاری امکان پذیر است (اکونومیدوو همکاران، 2011؛ EC، 2006).

4. نتیجه گیری

مصرف انرژی در هتل های سردسیر با استفاده از اندازه گیری های میدانی از سال 2015 الی 2019 مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس تحقیقات انجام شده بر روی 140 هتل در کشور نروژ و سوئد، نتایج زیر بدست آمده اند.

• 70 درصد از هتل ها دارای میانگین مصرف انرژی سالانه بین سالkWh/m2/ 150 الی 250، بوده و میانگین آنها سالkWh/m2/ 213 می باشد. لذا پتانسیل کاهش فراتر مصرف انرژی نیز وجود دارد.

• تغییر به سمت منابع پایدار انرژی از سال 2015 الی 2019 در بین هتل های نمونه دیده می شود. برق پراستفاده ترین منبع انرژی در هتل ها بوده و بیش از70 درصد کل مصرف انرژی را در سال 2015 به خود اختصاص می دهد. هرچند کل مصرف برق از سال 2015 الی 2019 کاهشی 8 درصدی به نفع گرمایش بخشی داشته است، که در همین دوره افزایشی 7 درصدی داشته است. دسترسی به گرمایش بخشی و سرمایش از سال 2015 الی 2019 0/18 افزایش و %9/10 افزایش داشته است. تعداد هتل هایی که تنها به برق دسترسی دارند در طول این دوره 5 ساله نصف شده است.

Abstract

Tourism, and thereby hotels, play a crucial role in the European economy. The hotel sector features high energy consumption, which greatly contributes to the global warming effect. Thus, there is a need to investigate environmentally friendly technologies that have the potential to reduce energy usage within this sector. Information regarding the current status of the energy consumption in hotels is essential. Therefore, a study of 140 hotels in Norway and Sweden is presented in this paper to identify successful and sustainable measures to reduce energy consumption and related emissions.

The energy use, available energy sources and thermal systems in the hotels are studied over a five-year period to identify consumption trends. The results reveal that 70% of the hotels have a mean annual energy consumption between 150 and 250 kWh/m2. A shift towards sustainable energy sources is observed in the hotels from 2015 to 2019, where application and overall consumption of district heating and cooling have increased, while electrical energy consumption has been reduced. District heating is the most prominent source of heating and is applied as the primary heat source in 70% of the hotels. The specific energy consumption for the group hotels that apply district heating is 218.9 kWh/m2/year, which is nearly 25% higher than the specific energy consumption of the 9% of hotels that apply heat pump solutions as a primary heat source. Thus, there is a potential to reduce the specific energy consumption in hotels. Two integrated transcritical carbon dioxide (CO2) heat pumps were investigated as a sustainable measure to reduce energy consumption. The results reveal that a reduction of thermal energy consumption of approximately 60% can be achieved.

1. Introduction

According to the EU strategic plan for heating and cooling in buildings, new and sustainable solutions for generating thermal energy must be applied to achieve the 2-degree goal of the Paris Agreement (EC, 2016). Presently, buildings account for more than 40% of the total end-use energy consumption in Europe (Rousselot, 2018). Approximately 1/3 of this energy consumption and related emissions is connected to the commercial sector (Eurostat, 2017). By implementing measures to increase efficiency and manage demands, it is estimated that energy saving of 30% can be achieved within the commercial sector (Economidou et al., 2011; EC, 2006).

4. Conclusions

The energy consumption in cold-climate hotels has been studied for the period 2015e2019 by using field measurements. The following conclusions can be made based on the investigation of 140 hotels in Norway and Sweden.

70% of the hotels have a mean annual energy consumption between 150 and 250 kWh/m2 /year, with the mean value for all hotels being 213 kWh/m2 /year. Thus, there is a potential to further reduce the energy consumption in the hotels.

A shift towards sustainable energy sources is observed in the sample hotels from 2015 to 2019. Electricity is the most applied energy source in hotels and accounted for more than 70% of the total energy use in 2015. However, the overall electricity consumption was reduced by 8% from 2015 to 2019 in favor of district heating, which increased by 7% over the same period. The access to district heating and cooling increased by 18.0 and 10.9% from 2015 to 2019. The number of hotels with only electricity access has been halved over the five-year period.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پتانسیل استفاده از انرژی و مقاوم سازی پمپ های حرارتی در هتل های دارای آب و هوای سرد

Energy use and retrofitting potential of heat pumps in cold climate hotels

برنامه ریزی کوتاه مدت چندهدفه یک ریزشبکه مبتنی بر تجدیدپذیری در حضور منابع جزر و مد و دستگاه های ذخیره سازی

Multi-objective short-term scheduling of a renewable-based microgrid in the presence of tidal resources and storage devices

چکیده

1 مقدمه

2 مدل سازی اقتصادی/ محیطی مولدهای جریان جزر و مدی

3 شکل گیری (فرموله سازی) مساله

4 کاربرد روش ارائه شده

5 نتایج شبیه سازی

6 نتیجه گیری

منابع

چکیده

کاربرد روزانه رو به افزایش تولید برق جزر و مدی، ویژگی های برجسته ی آن را به عنوان یک منبع تجدید پذیر اثبات می کند. به دلیل مسائل محیطی، انرژی جریان جزر و مدی، که هیچ انتشار گلخانه ای ندارد، توجه محققان بسیاری را در دهه گذشته به خود جلب کرده است. بعلاوه، پتانسیل خاص فناوری های جزر و مدی برای نفع اقتصادی در دوره های بلند مدت ضروری است. انرژی جزر و مدی می تواند مبتنی بر داده های کوتاه مدت پیش بینی شود، و بنابراین یک منبع تجدیدپذیر قابل اعتماد می باشد، که می تواند در سیستم های برق به کار رود. در این مقاله، بررسی های اثرات توربین جزرو مد جریان عملی در دریاچه ساروما در منطقه ی شرقی هاکایدو، ژاپن، که در یک میکروگرید (MG) واقعی قرار گرفته است، به منظور حل یک مساله ی بهینه سازی دو منظوره اقتصادی/ محیطی، در نظر گرفته می شود. برای این منظور، یک الگوریتم تغییر یافته بهینه سازی جفت گیری پرنده ( MMOBMO ) چند منظوره تکاملی هوشمند ارائه می شود. بعلاوه، یک مدل اقتصادی کامل از لوازم ذخیه سازی، در این مساله در نظر گرفته می شود. نتایج، کارآیی الگوریتم پیشنهادی را در اهداف مطلوب اقتصادی/ محیطی را نشان می دهد. کارآیی رویکرد ارائه شده با مقایسه ی با BMO و PSO اصلی در یک MG عملی ارزیابی می شود.

2- مدل سازی اقتصادی/ محیطی مولدهای جریان جزر و مدی

1 -2 فناوری های انرژی جزر و مدی

گرچه چند سایت عملی اقتصادی در جهان وجود دارند که از انرژی جزر و مد استفاده می کند، به منظور برآورده ساختن نیازهای آتی تولید برق محلی، تولید انرژی از جزیان های جزر و مدی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است [34]. چالش های مختلفی در فناوری های مختلف و توسعه ی نمونه ها وجود دارند. دو عامل اصلی مورد نظر در ساختارهای توربین جزر و مدی، پایداری در مقابل بلایای طبیعی از قبیل طوفان و موج های بلند، و کاهش اثرات ممکن بر محیط و زندگی اطراف آن (حاشیه آن) در کنار تولید برق کارآمد، می باشند [35]. بر این اساس، 3 دسته فناوری انرژی جزرو مدی وجود دارند که در ادامه توصیف می گردند.

برای اولین بار، فناوری محدوده/ سد جزر و مدی در لارانس فرانسه در سال 1960 به عنوان رایج ترین فناوری، نصب شد [36]. این ساختار، می تواند برق را با جزر، مد، یا هر دو، یا استفاده از ساختار توربین یک یا دو سویه تولید کند. تولید برق زمانی رخ می دهد که اختلاف ارتفاع آب به یک سطح یکسان در هر دو طرف سد برسد. جزر و مد انرژی پتانسیلی ایجاد می کنند، که می تواند در تولید برق با مولد های جزر و مدی به کار رود. عملکرد توربین های یک سویه مبتنی بر جزر در شکل دو نمایش داده شده است. لازم به ذکر است که به دلیل هزینه های سنگین و اثرات مخرب بر اکوسیستم منطقه، به عنوان نمونه حیات دریایی، جهت یابی و حیات پرندگان، این نوع بهره وری انرژی جزر و مدی امروزه مورد توجه کمی قرار گرفته است. کارایی دیگر فناوری سد جزر و مدی این است، که می توانند روزانه به مدت 10 ساعت برق تولید کنند [37].

فناوری دوم توربین های جریان جزر و مدی (TST) می باشد، که شباهت بسیاری به توربین های بادی دارد. با توجه به این واقعیت که TST از نطر فیزیکی کوچک تر می باشد و به دلیل قرارگیری در زیر آب، اثر دیداری کمتری دارد، در مقایسه با توربین های بادی روی ساحل یا خارج از ساحل، بیشتر مورد توجه قرار می گیرند. TST ها در آب های کم عمق قرار می گیرند و به آرامی بدون نیاز به ساخت سد می چرخند؛ بنابراین، اکوسیستم را دستکاری نمی کنند و ساختار های محیط دوستی دارند [36]. این فناوری انرژی جنبشی آب را طبق حرکت جزر و مد به انرژی برق تبدیل می کند. این توربین انرژی جنبشی آب را استخراج کرده و آن را با استفاده از مولد به برق تبدیل می کند [36 و 37]. یک بررسی کامل از انواع مختلف توربین های مورد استفاده در این فناوری در مقاله [38] آمده است.

امکان سنجی سیستم خودرو به شبکه: تحلیل فنی و اقتصادی از ذخیره انرژی مبنی بر EV

Vehicle-to-grid feasibility: A techno-economic analysis of EV-based energy storage

چکیده
1- مقدمه
2- روش‌شناسی
2-1- تحلیل سناریو
2-2- شبیه‌سازی مونت کارلو
2-3- مدلسازی محیط، ورودی‌ها و پیاده‌سازی
3- تجزیه تحلیل و بحث
3-1- مشخصات مصرفی خودرو
3-2- ارزیابی درآمد خودرو
3-3- ارزیابی درآمد ساختمان
3-4- تحلیل جریان نقدینگی با تخفیف
3-5- ارزیابی حساسیت
4- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

در این تحقیق، توانایی بالقوه خودرو الکتریکی برای کسب درآمد از طریق تامین انرژی ساختمان‌های تجاری در کنار درآمد حاصله از بازارهای خدماتی جانبی در انگلستان مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. یک مدل ترکیبی سری زمانی/ محیط شبیه‌سازی آماری با استفاده از داده‌های واقعی توصیف شده‌است که برای تحلیل تجارت الکتریسیته با سیستم خودرو به شبکه به خودرو، ساختمان‌ها و بازار اعمال شده‌است. پارامترهای کلیدی برای این منظور شامل قیمت فروش الکتریسیته خودرو الکتریکی، هزینه استهلاک باتری و قیمت زیرساخت‌هاست. سه سناریوی خودرو به شبکه توسط داده‎‌های گردش خودروهای مخزن، شاخص قیمت‌گذاری بازار و تقاضای نیم‌ساعته الکتریسیته برای یک ساختمان تجاری موردارزیابی قرار گرفته‌است. نتایج نشان می‌دهد که تامین انرژی برای بازارهای عمده الکتریسیته با درآمد اضافی ناشی از بازار ظرفیت، منجر به بیشترین بازگشت پیش‌بینی شده سرمایه و تولید یک خودرو مجزا به ارزش خالص حدود 8400 یورو می‌شود. این هزینه تامین انرژی برای یک حامل به مدت 10 سال برای سه بار در هفته و برای بازار نیم‌ساعته روز بعد است و شامل هزینه نصب زیرساخت خودرو به شبکه‌است. تحلیل‌ها همچنین نشان می‌دهند که تولید درآمد خالص به شدت تحت‌تاثیر هزینه‌های استهلاک باتری مربوط به چرخه سیستم خودرو به شبکه‌ است.

4- نتیجه‌گیری

در این مقاله، توانایی بالقوه خودروهای برقی برای کسب درآمد از طریق تامین انرژی ساختمان‌های تجاری و درآمد جمع‌شده از بازارهای سرویس کمکی در انگلستان بررسی شده‌است. نتایج نشان می‌دهند که پیاده‌سازی V2G در انگلستان می‌تواند در برخی سناریوهای خاص از لحاظ انرژی تأمین‌شده برای ساختمان‌ها به صورتی که در این پژوهش بررسی شد، یک منبع درآمد برای مالکان خودروهای برقی باشد. همچنین یافته‌ها نشان می‌دهند که هزینه استهلاک باتری و شارژ مجدد خودرو پس از خدمات V2G اثر قابل توجهی روی خودروها به لحاظ قابلیت تأمین انرژی برای خدمات V2G دارد. به خاطر هزینه‌های نسبتا بالای استهلاک باتری مربوط به چرخه V2G، بازار تجارت عمده و بازار ظرفیت، بیشترین درآمد را پس از کسر هزینه‌های استهلاک با مقدار NPV ای در حدود 8400 یورو به ازای هر خودرو در طول یک بازه سرمایه‌گذاری 10ساله تامین می‌کنند. این موضوع به خاطر هزینه برق (برحسب KWh) بالاتر به نسبت سایر سناریوهای ارزیابی شده، است. مقدار کمی از مصرف شخصی ساختمان برای سه‌گانه و کاهش پیک تقاضا تولید می‌شود، در حالی که ثابت شده‌است تأمین خدمات STOR کمترین پایداری و مقدار درآمد دارد که جبران هزینه‌های استهلاک باتری را نیز نمی‌کند. حساسیت‌های مربوط به پارامترهای خاص ورودی از جمله سطح تعرفه‌ها نیز قابل توجه بودند، یعنی مورد تجاری V2G در صورت تغییرات کوچک در هزینه‌ها در معرض خطر قابل توجهی قرار دارد. در هر حال، این مسئله پتانسیل قابل توجهی را فراهم می‌کند، به طور مثال با کاهش قیمت باتری، هزینه های استهلاک باتری کاهش پیدا کرده، بنابراین باعث تولید سود بالقوه بیشتر در سناریوهای بررسی‌شده می‌شود.

Abstract

The potential for electric vehicles to obtain income from energy supplied to a commercial building together with revenue accruing from specific ancillary service markets in the UK is evaluated in this work. A hybrid time-series/probabilistic simulation environment using real-world data is described, which is applied in the analysis of electricity trading with vehicle-to-grid to vehicles, buildings and markets. Key parameters are found to be the electric vehicle electricity sale price, battery degradation cost and infrastructure costs. Three vehicle-to-grid scenarios are evaluated using pool vehicle trip data, market pricing index data and half-hourly electricity demand for a commercial building. Results show that provision of energy to the wholesale electricity market with additional income from the capacity market results in the greatest projected return on investment, producing an individual vehicle net present value of ∼£8400. This is over 10 years for a vehicle supplying energy three times per week to the half-hour day-ahead market and includes the cost of installing the vehicle-to-grid infrastructure. The analysis also shows that net income generation is strongly dependent upon battery degradation costs associated with vehicle-to-grid cycling.

4- Conclusions

The potential for EVs to obtain income from energy supplied to a commercial building together with revenue accruing from specific ancillary service markets in the UK has been evaluated. The results indicate that implementation of V2G in the UK could provide a significant source of income in specific scenarios, in terms of energy supplied to the buildings as analysed here and to the owners of the EV assets. It was found that the cost of battery degradation and re-charging of the vehicle after V2G services has a significant impact on the feasibility of EVs to provide energy for V2G services. Due to the relatively high battery degradation costs associated with V2G cycling, wholesale market trading together with participation in the capacity market provided the highest income generation after the degradation costs were accounted for, with an NPV of around £8400 per vehicle over a 10-year investment period. This is due to the payment per kW h of electricity being highest for this market compared to the other scenarios evaluated. Less value is generated from building self-consumption for triad and peak demand reduction, whilst the provision of STOR services proved to be the least viable, with income payments failing to meet battery degradation costs. Sensitivities associated with specific input parameters such as tariff levels were found to be significant, meaning the business case for V2G is subject to significant risk if for small variations in costs. However, this also offers significant potential, for example with falling battery costs, degradation costs decrease, thus generating a greater profit potential within the scenarios evaluated.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

امکان سنجی سیستم خودرو به شبکه: تحلیل فنی و اقتصادی از ذخیره انرژی مبنی بر EV

Vehicle-to-grid feasibility: A techno-economic analysis of EV-based energy storage

کنترل ردیابی نقطه حداکثر توان IPMSG با حداقل سازی اتلاف طرح های بدون حسگر سرعت برای سیستم های انرژی بادی

Maximum Power Point Tracking Control of IPMSG Incorporating Loss Minimization and Speed Sensorless Schemes for Wind Energy System

چکیده
1- مقدمه
2- سیستم های تبدیل انرژی بادی (WECS)
الف) مدل سازی توربین بادی
ب) مدل ریاضی از IPMSM
ج) الگوریتم های حداقل سازی اتلاف مبتنی بر مدل برای IPMSM
3- کنترل کلی سیستم پیشنهادی WECS
الف) الگوریتم ردگیری نقطه ماکسیموم توان
ب) طرح بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS
4- نتایج و بحث
الف) نتایج شبیه سازی
ب) نتایج آزمایشی
5- جمع بندی

چکیده

در سیستم های تولید برق با انرژی متغیر، توربین های بادی می توانند با تنظیم کردن سرعت شافت به صورت بهینه، در نقطه توان ماکسیموم عملیات خودشان را انجام دهند. این مقاله یک روش ردگیری نقطه توان ماکسیموم جدید (MPPT) را مبتنی بر کنترل کردن ژنراتور های سنکرون مگنت ثابت داخلی با استفاده از الگوریتم های حداقل سازی اتلاف، ارائه می دهد. در روش ارائه شده، بدون داشتن دانش نسبت به سرعت باد، تراکم باد و یا پارامتر های توربین، الگوریتم MPPT باعث می شوند دستور سرعت بهینه برای حلقه کنترل سرعت از مبدل طرف ماشین که با بردار کنترل می شود، ایجاد گردد. الگوریتم MPPT از خروجی توان فعال تخمین زده شده در ژنراتور به عنوان ورودی اش استفاده می کند و دستورهای سرعت را به صورتی تولید می کند به طوری که توان حداکثر به لینک dc منتقل می شود. سیستم کنترل پیشنهاد شده نیز از حداقل سازی اتلاف استفاده می کند تا اتلاف در ژنراتور را به حداقل برساند و ازین رو، باعث می شود که کارایی سیستم های تبدیل انرژی باد، بهبود پیدا کند. یک طرح بدون سنسور نیز در این قسمت مورد استفاده قرار می گیرد تا قابلیت اعتماد این سیستم افزایش پیدا کند. عملکرد کنترل MPPT تطبیقی پیشنهاد شده از ژنراتور های بادی که از حداقل سازی اتلاف و طرح های بدون سنسور سرعت استفاده می کنند در این قسمت در شبیه سازی ها و آزمایش ها با شرایط مختلف با سرعت باد، در نظر گرفته شده است.

5- جمع بندی

یک روش عملیاتی MPPT برای IPMSG ها مبتنی بر طرح های کنترل سرعت بدون سنسور و حداقل سازی اتلاف برای سیستم های تبدیل انرژی بادی به صورت درایو مستقیم، در این مقاله ارائه شده است. یک سیستم تطبیقی ساده از مدل های مرجع در این مقاله مورد استفاده قرار گرفته است تا ما بتوانیم جایگاه روتور را تخمین بزنیم. یک روش عملیات MPPT تطبیقی آنلاین جدید در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت تا ما بتوانیم بیشترین توان را از توربین های بادی به لینک dc منتقل کنیم. یک LMA مبتنی بر مدل نیز در این قسمت مورد استفاده قرار گرفت تا میزان اتلاف الکتریکی ژنراتور به حداقل برسد. الگوریتم MPPT باعث می شود که سرعت مرجع بهینه در ژنراتور بدون دانش نسبت به سرعت باد، توربین و یا پارامتر های ژنراتور محاسبه شود. تکنیک کنترل پیشنهاد شده در زمان واقعی با استفاده از بوردDSP مدل DS1104 برای یک موتور آزمایشگاهی 5hp IPMSG اجرا شد. کارایی این روش کنترل سرعت بدون سنسور و MPPT مبتنی بر LMA برای کنترل IPMSG ها نیز در شبیه سازی ها و آزمایش ها تایید شد. همچنین مشخص شد که تکنیک کنترل پیشنهاد شده می تواند بیشترین توان را منتقل کند و در عین حال، تخمین صحیحی از سرعت ژنراتور در شرایط مختلف سرعت باد داشته باشد. عملیات MPPT نیز با حفظ بیشترین Cp و کنترل پذیری بالا IPMSG ها اجرا شد. ازین رو، روش کنترل مبتنی بر تخمین بدون سنسور سرعت و LMA برای کنترل تطبیقی می تواند یکی از روش های مناسب برای عملیات قابل اعتماد سیستم های تبدیل انرژی بادی صنعتی باشد.

Abstract

In the variable-speed generation system, the wind turbine (WT) can be operated at maximum power operating points by adjusting the shaft speed optimally. This paper presents a novel maximum power point tracking (MPPT)-based control of interior permanent-magnet (IPM) synchronous generator incorporating loss minimization algorithm (LMA). In the proposed method, without requiring the knowledge of wind speed, air density, or turbine parameters, MPPT algorithm generates optimum speed command for speed control loop of vector-controlled machine side converter. The MPPT algorithm uses the estimated active power output of the generator as its input and generates command speed so that maximum power is transferred to the dc link. The proposed control system also incorporates a LMA to minimize the losses in the generator and hence to improve the efficiency of the wind energy conversion system (WECS). A speed sensorless scheme is also incorporated to increase the reliability of the system. The performance of the proposed adaptive MPPT control of wind generator incorporating loss minimization and speed sensorless schemes is tested in both simulation and experiment at variable wind speed conditions.

V- CONCLUSION

A speed sensorless and loss minimization based adaptive MPPT operation of IPMSG for direct-drive wind energy conversion system has been presented in this paper. A simple model reference adaptive system was utilized to estimate the rotor position. A novel online adaptive MPPT operation was utilized to transfer maximum power from wind turbine to the dc-link. A model based LMA has also been incorporated to minimize the electrical losses of the generator. The MPPT algorithm generates the optimum reference speed of the generator without the knowledge of wind speed, turbine or generator parameters. The proposed control technique was implemented in real-time using DSP board DS1104 for a laboratory 5 hp IPMSG. The effectiveness of the proposed speed sensorless and LMA based MPPT control of IPMSG was verified in both simulation and experiment. It was found that the proposed control techniques can transfer maximum power while maintaining accurate speed estimation of the generator at different wind speed conditions. The MPPT operation was confirmed by maintaining maximum Cp and high controllability of the IPMSG. Therefore, the proposed speed sensorless and LMA based adaptive MPPT scheme could be a potential candidate for reliable operation of industrial wind energy conversion systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل ردیابی نقطه حداکثر توان IPMSG با حداقل سازی اتلاف طرح های بدون حسگر سرعت برای سیستم های انرژی بادی

Maximum Power Point Tracking Control of IPMSG Incorporating Loss Minimization and Speed Sensorless Schemes for Wind Energy System