نمونه پروپوزال 1.
1- اطلاعات مربوط به دانشجو :
نام و نام خانوادگي دانشجو ............................... شماره دانشجويي ................
دانشكده فنی و مهندسی رشته تحصيلي مهندسی برق گرایش قدرت
آدرس .............................................. تلفن : ................................................
2- اطلاعات مربوط به پايان نامه :
- عنوان پايان نامه :
به فارسي :جایابی بهینه ایستگاههای شارژ خودرو های الکتریکی در شبکه توزیع متصل به شبکه با استفاده از الگوریتم برنامه ریزی خطی
به انگليسي :
Optimum placement of electric vehicle charging stations in the on grid distribution network using Integer Linear Programming algorithm
- كلمات كليدي :
به فارسي :
به انگليسي :
- نوع كار تحقيقاتي :
كاربردي ¢ بنيادي £ نظري £
- تعداد واحد پايان نامه :
3- اطلاعات مربوط به استاد راهنما :
نام و نام خانوادگي ......................... شغل و سمت فعلي ...............
آخرين مدرك تحصيلي ..................... تخصص اصلي ....................
آدرس................. تلفن ..........................
4- اطلاعات مربوط به استاد مشاور :
نام و نام خانوادگي ............... شغل و سمت فعلي ............
آخرين مدرك تحصيلي ................ تخصص اصلي ...............
آدرس........................... تلفن ...................
5- جزئيات طرح پايان نامه :
الف : تعريف مسئله :
امروزه معضلات زیست محیطی و افزایش میزان گرمایش جهانی موجب روی آوردن کشورهای صنعتی توسعه یافته و در حال توسعه به سمت انرژيهای تجدیدپذیر جهت تامین انرژي مورد نیاز خود شده است. دسترس پذیری بالا و رایگان بودن منابع تجدیدپذیر از دلایل اصلی بهره مندی از این نوع انرژی در کشورهای مختلف جهان است.
از طرف دیگر سوخت مصرفی اغلب خودروها از منابع سوخت فسیلی نظیر بنزین و گازوئيل بوده است و همین موضوع سبب آلودگی شدید زیست محیطی در شهرهای صنعتی جهان شده است. از راهکارهای کاربردی جهت حل این معضل که در برخی کشورها به کار گرفته شده است، میتوان به بهره مندی از خودروهای الکتریکی اشاره کرد. همانطور که از نام آن مشخص است، سوخت مصرفی خودروهای الکتریکی، برق است و انرژی مورد نیاز این نوع خودرو پس از طی مسافت مورد نظر، با شارژ مجدد در ایستگاههای شارژ خودروی برقی تامین میشود. امروزه در برخی کشورهای جهان مانند چین، ایالات متحده آمریکا، نروژ، انگلستان و آلمان ایستگاههای شارژ خودرو به یکی از مهمترین زیرساختهای بخش حمل و نقل تبدیل شده اند و تعداد زیادی از این ایستگاههای شارژ جهت تامین انرژی مورد نیاز خودروهای الکتریکی در بخشهای مختلف کشورهای مذکور احداث شده اند. کشور ایران نیز در سالهای اخیر در تلاش بوده است تا وسایل نقلیه الکتریکی در برخی زیربخشهای حمل و نقل را افزایش دهد و امروزه تعداد محدودی از ایستگاههای شارژ خودرو الکتریکی نیز در شهر تهران ایجاد شده اند و با توجه به وضعیت زیست محیطی شهرهای مختلف این کشور، بخش حمل و نقل ناگزیر باید احداث ایستگاههای شارژ خودرو در شهرهای دیگر را در دستور کار خود قرار دهد. در این قسمت برخی مزایای بهره مندی از خودروهای الکتریکی معرفی خواهند شد:
شکل۱. مزایای استفاده از خودروهای الکتریکی (۱)
یکی از راهکارهای پیشنهادی جهت ادغام بهره مندی از خودروی الکتریکی و انرژیهای تجدیدپذیر به صورت همزمان، استفاده از فناوریهای تجدیدپذیر در ایستگاههای شارژ خودرو است. در حال حاضر در برخی از ایستگاههای شارژ خودروی الکتریکی در جهان از انرژیهای تجدیدپذیر استفاده میشود اما در هیچ کدام از ایستگاههای شارژ خودرو در کشور ایران برق مورد نیاز خودروهای الکتریکی از طریق فناوریهای تجدیدپذیر تامین نمیشود. در نتیجه با توجه به عدم ایجاد ایستگاههای شارژ خودروی الکتریکی در بسیاری از شهرهای کشور ایران و پتانسیل نسبتا مناسب تابش خورشید در بخشهای زیادی از کشور ایران، میتوان جایابی بهینه جهت احداث ایستگاه شارژ مجهز به پنلهای خورشیدی جهت تامین انرژی و کلکتورهای حرارتی خورشیدی جهت تامین گرمایش آب مصرفی در مجموعه ایستگاه شارژتوسط الگوریتم پیشنهادی بر اساس برنامه ریزی خطی را در نظر گرفت. طرح پیشنهادی ترکیب این فناوری ایستگاه شارژ وسایل نقلیه، سیستم خورشیدی فوتوولتائيک و سیستم خورشیدی حرارتی با یک دیگر را بررسی کرده و برای تامین برق مورد نیاز خودروی الکتریکی، از احداث یک نیروگاه خورشیدی در ایستگاه شارژ خودرو جهت تولید برق و برای تامین گرمایش آب مصرفی در مجموعه از احداث یک سیستم حرارتی خورشیدی استفاده میکند. شکل ۲ شماتیک کلی یک سیستم خورشیدی منفصل از شبکه را نشان میدهد:
شکل۲. شماتیک یک سیستم خورشیدی منفصل از شبکهبا مصرف کننده برق متناوب (AC) (۲)
در این قسمت برخی واژهها و اصطلاحات تخصصی معرفی خواهند شد:
• پنل خورشیدی فوتوولتائیک:
پنل فوتوولتائیک اساساً یک سیستم نیمه هادی حالت جامد است که انرژی نور را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند و خروجی آن معمولاً برق DC است، در حالی که اکثر لوازم الکتریکی خانگی و صنعتی از جریان متناوب (AC) استفاده میکنند. این سیستم انرژی پاک و سبز را ارائه میدهد و در طول تولید جریان الکتریکی با پنلهای فتوولتائیک، هیچ گاز گلخانه ای مضری در محیط منتشر نمیشود، بنابراین پنل خورشیدی نوعی فناوری سازگار با محیط زیست است. (۳-۵)
سلول خورشیدی را می توان به صورت یک منبع جریان موازی با یک دیود مدل نمود. منبع جریان، جریان فوتوولتائیک IPH را تولید میکند که رابطه مستقیمی باشدت تابش دارد. زمانی که هیچ نوری برای تولید جریان وجود ندارد، سلول خورشیدی به عنوان یک دیود عمل میکند و هنگامی که شدت نور تابید شده به سلول افزایش مییابد، جریانی متناسب با شدت نور ورودی به وسیله سلول خورشیدی تولید میشود. این جریان نوری بین مقاومت متغیر دیود و بار، با نسبتی که بستگی به مقاومت بار و شدت تابش دارد تقسیم میشود. در یک پنل ایده آل، کل جریان I با تفاضل جریان تولید شده توسط اثر فوتوولتائیک (IPH) و جریان دیود (ID) برابر است.در رابطه (۱)، Io جریان اشباع دیود در شرایط بدون نور، A ضریب ایده آل (کیفیت دیود) که مقداری بین ۱ و ۲ دارد، q بار الکتریکی، k ثابت بولتزمن و T دمای سلول خورشیدی بر حسب کلوین است. (۶)
(رابطه ۱)
• راندمان پنل خورشیدی فوتوولتائیک:
بازده سلول خورشيدي با پارامتر η نشان داده میشود که نسبتی از نور تابشی است که به الکتريسيته تبديل میشود. در واقع بازده يک سلول خورشیدي به صورت نسبت توان بيشينه خروجی به توان ورودي است که از رابطه (۲) بدست میآيد: (۷)
(رابطه ۲) = = = ᶯ
در این رابطه پارامتر Pin توان تابشی نور ورودي و Pmp توان بيشينه خروجی است که از ضرب ولتاژ سلول (Vmp) در جريان سلول (Imp) به دست میآید. همچنين VocوIsc، به ترتيب ولتاژ مدارباز و جريان اتصال کوتاه سلول هستند و ضريب پرشدگی نيز با نماد FF مشخص است (۷).
• کلکتور خورشیدی حرارتی:
استفاده انرژی حرارتی خورشید برای اهداف بسیاری از جمله گرم کردن آب، هوا و فضای داخلی ساختمانها و تولید برق استفاده میشود. سیستمهای گرمایش خورشیدی دو نوع کلی دارند: الف) سیستمهای غیرفعال، ب) سیستمهای فعال.
عملکرد سیستم گرمایش خورشیدی غیرفعال به این صورت است که خورشید از پنجرههای ساختمان میتابد و فضای داخلی را گرم می کند اما سیستمهای گرمایش خورشیدی فعال، سیال گرم شده (هوا یا مایع) را به داخل ساختمان یا یک سیستم ذخیرهسازی گرما منتقل میکنند، تا در زمان نیاز از آن استفاده شود. (۸)
شکل۳. شماتیک سیکل سیستم خورشیدی حرارتی فعال (۸)
ب : فرضيات :
فرضیات در نظر گرفته شده برای طرح پیشنهادی در شکل ۴ قابل مشاهده هستند:
شکل۴. فرضیات طرح پیشنهادی
ج : هدف از اجراء ( شامل دلايل ضرورت انجام و كاربرد نتايج پايان نامه )
از اهداف طرح پیشنهادی میتوان به کاهش آلایندگی زیست محیطی، بهره مندی از انرژيهای تجدیدپذیر (انرژی خورشیدی در طرح پیشنهادی)، کاهش هزینه نگهداری و تعمیرات وسایل نقلیه و استفاده از برق و گرمای تولیدی توسط سیستمهای خورشیدی اشاره کرد.
به عنوان هدف آرمانی پروژه نیز میتوان به موضوع استفاده از انرژي تجدیدپذیر جهت کاهش مصرف انرژي اشاره کرد که در صورت مثمر ثمر بودن این طرح، امید است تا در سال های نه چندان دور، شبکه حمل و نقل کشور مجهز به این نوع ایستگاههای شارژ خودروی الکتریکی شده و به بهترین شکل از منابع تجدیدپذیر بهره برداری شود تا پیشرفت کشور در صنعت تجدیدپذیر نیز ملموس و قابل مشاهده باشد.
اهداف ویژه طرح نیز به صورت مرحلهای به شکل زیر تعریف میشوند:
۱. انتخاب مکان مناسب جهت احداث ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی
۲. پتانسیل سنجی میزان تابش خورشید در مکان مورد نظر جهت احداث نیروگاه خورشیدی فوتوولتائيک متصل به شبکه جهت تامین برق و کلکتور حرارتی خورشیدی جهت تامین گرمایش آب مصرفی در مجموعه ایستگاه شارژ
۳. تخمین ظرفیت و شبیه سازی نیروگاه خورشیدی فوتوولتائیک مورد نظر در نرم افزار PVsyst
۴. کاهش آلایندگی زیست محیطی و صرفه جویی در مصرف انرژی و زمان
شکل۵. نمونه ای از شبیه سازی ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی مجهز به نیروگاه خورشیدی منفصل از شبکه (۹)
د : ارگانها و مؤسساتي كه مي توانند از نتيجه پايان نامه بهره مند شوند.
با توجه به اهداف بیان شده برای طرح پیشنهادی در راستای احداث ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی مجهز به نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه جهت تامین انرژی مورد نیاز، این طرح میتواند برای سازمانها و ارگانهایی مانند وزارت نیرو، سازمان انرژي های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق (ساتبا)، سازمان حفاظت محیط زیست، سازمان ملی بهره وری ایران، سازمان راهداری و حملونقل جادهای، شرکت های تولید کننده پنل خورشیدی و فعال در زمینه سرمایه گذاری در بخش انرژی خورشیدی و خودروهای الکتریکی و شرکتهای مشاور و مجری نیروگاههای خورشیدی و ایستگاههای شارژ خودروی الکتریکی کاربردی و قابل اجرا باشد.
6- روش پژوهش و مراحل انجام پايان نامه :
الف : طراحي پايان نامه :
در پایان نامه این طرح مقالات و پژوهشهای شکل گرفته در سالهای اخیر مورد بررسی قرار گرفته و تجزیه و تحلیل تفصیلی از این بررسی ارائه خواهد شد. در مرحله بعد وضعیت کلی پتانسیل شهرهای مختلف کشور جهت بهره مندی از انرژی خورشیدی بررسی شده و اطلاعات مرتبط از بانک اطلاعاتی مورد نظر استخراج شده و ارائه میشوند. سپس وضعیت خودروهای الکتریکی، ایستگاههای شارژ خودرو، بازار تولید و مصرف این فناوری به صورت جزئي در ایران و جهان نیز بررسی شده و امکان سنجی احداث ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی در منطقه مورد نظر به صورت تئوری و بر اساس الگوریتم پیشنهادی در پژوهش انجام میشود. در گام بعد شبیه سازی نیروگاه خورشیدی مورد نظر در نرم افزار PVsyst جهت انتقال انرژي به ایستگاه شارژ و در نهایت تامین انرژی مورد نیاز خودروی الکتریکی انجام شده و اطلاعات تکمیلی و قابل بررسی در پروژه ارائه خواهند شد. سپس جایابی سیستم خورشیدی حرارتی در ایستگاه شارژ خودرو نیز مورد بررسی قرار میگیرد. در نهایت نتیجه گیری نهایی از اثرات احداث یک ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی مجهز به نیروگاه خورشیدی در منطقه مورد نظر انجام شده و موضوعات پیشنهادی برای پژوهشهای آتی ارائه خواهند شد.شکل ۶ الگوریتم پیشنهادی را نشان میدهد:
شکل۶. الگوریتم طرح پیشنهادی جهت جایابی بهینه ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی بر اساس برنامه ریزی خطی (۱۰)
معرفی مختصر نرم افزار PVsyst:
این نرم افزار یک برنامه شبیه سازی سیستمهای خورشیدی منفصل از شبکه و متصل به شبکه است که برای استفاده توسط معماران، مهندسان و پژوهشگران طراحی شده است و راهنماییهای لازم جهت توسعه یک پروژه خورشیدی را به کاربر ارائه میدهد. همچنین این نرم افزار قادر است دادههای شخصی و اطلاعات مختلف را از بانکهای اطلاعاتی استخراج کرده و جهت تکمیل شبیه سازی به کاربر ارائه دهد. گزارشهای خروجی و نهایی این نرم افزار اطلاعات مختلفی مانند میزان توان خروجی سیستم خورشیدی شبیه سازی شده در دورههای زمانی معین و مختلف، میزان تلفات سیستم خورشیدی در دورههای زمانی معین و مختلف و بررسی تاثیر سایه اندازی بر پنلهای خورشیدی را ارائه میدهد. (۱۱)
شکل۷. نمایی از محیط شبیه سازی در نرم افزار PVsyst (۱۱)
ب : نمونه برداري :
نمونه برداری در طرح پیشنهادی وجود ندارد.
ج : روش آماري تجزيه و تحليل اطلاعات :
اطلاعات مورد نیاز در طرح پیشنهادی از منابع، کتب و مقالات علمی معتبر بین المللی جهت آگاهی از روشها و کاربردهای پیشین طرح جمع آوری میگردد و در بخشهای خاص اطلاعات مورد نیاز از بانکهای اطلاعاتی بین المللی معتبر نظیر اطلس جهانی خورشیدی استخراج شده و در پروژه بررسی میشوند. تجزیه و تحلیل نهایی اطلاعات مستخرج از منابع مذکور نیز جهت تکمیل فرآیند پژوهشی انجام میگیرد.
7- سابقه علمي و فهرست منابع :Ü
تاريخچه طرح و پژوهش هاي انجام شده در اين زمينه :
با توجه به رشد تقاضا و توسعه وسایل نقلیه الکتریکی در کشورهای مختلف جهان طی سالهای اخیر، پژوهشهای مختلفی در این زمینه انجام شده است و نتایج مختلفی نیز از این تحقیقات استخراج شده اند اما با توجه به عدم شکوفایی این صنعت نوپا در کشور ایران، پژوهشهای کاربردی کمی نیز در این زمینه انجام شده اند و گسترش این صنعت در کشور ایران نیازمند افزایش طرحهای امکان سنجی و تحقیقات در زمینه خودروی الکتریکی و ایستگاههای شارژ آن است. بازار خودروهای الکتریکی از سال ۲۰۱۶ میلادی به طور پیوسته در حال رشد و توسعه است و این موضوع به افزایش تقاضا و در نتیجه آن افزایش عرضه این فناوری توسط تولیدکنندگان برمیگردد. شکل ۸ میزان فروش خودروهای الکتریکی در جهان بر حسب میلیون واحد از سال ۲۰۱۶ میلادی تا سال ۲۰۲۲ میلادی را نشان داده و میزان فروش این خودرو برای سالهای آتی را پیشبینی میکند. با بررسی این شکل نیز میتوان نتیجه گرفت که پیشبینی میشود رشد بازار خودروهای الکتریکی در سالهای آینده نیز با سرعت بیشتری ادامه یابد.
شکل۸. میزان فروش خودروهای الکتریکی در جهان بر حسب میلیون واحد (۱۲)
از طرف دیگر شرکتهای مختلفی در جهان جهت تامین تقاضای مصرف کنندگان به تولید خودروهای الکتریکی روی آورده و در این زمینه به محورهای اصلی تولید این نوع خودرو تبدیل شدهاند. در شکل ۹ برخی از این شرکتها معرفی میشوند:
شکل۹. شرکتهای اصلی تولیدکننده خودروی الکتریکی در جهان (۱۳)
در این بخش نیز برخی پژوهشها و طرحهای مرتبط در کشور ایران و جهان بررسی خواهند شد:
میرباقر مرتضویان و شهرام جدید در سال ۱۳۹۵ شمسی پژوهشی با عنوان « مكان و اندازه بهينه ايستگاههاي شارژ سريع خودروهاي الكتريكي با در نظر گرفتن هزينه انتظار رانندگان در ايستگاههاي شارژ» انجام دادند. در این پژوهش مكان و اندازه ايستگاههاي شارژ سريع خودروهاي الكتريكي با هدف بهينهسازي تلفات شبكه، تلفات مربوط به انرژي كه خودروهاي الكتريكي براي رفتن به ايستگاه در زمان نياز به شارژ طي ميكنند، هزينه مربوط به زمين ايستگاه شارژ، هزينه سرمايهگذاري و همچنين هزينه مربوط به انتظار رانندگان در ايستگاههاي شارژ خودروهاي الكتريكي جهت شارژ خودرو كه نسبت به خودروهاي بنزيني بسيار بيشتر است، توسط الگوريتم ژنتيك بر روي شبكه استاندارد 123IEEE مورد بررسي قرار گرفته و نتايج ناشي از در نظر گرفتن هزينه انتظار رانندگان و منظور نكردن آن، با فرض وجود يك شهرك در شمالغرب شهر فرضي كه تجمع خودروها در اين منطقه نسبت به ساير قسمتهاي شهر بيشتر است، ارائه شده است. (۱۴)
راضیه آقاپور و محمد صادق سپاسیان نیز در سال ۱۳۹۶ شمسی یک مدل احتمالاتی برای جایابی بهینه ایستگاههای شارژ سریع خودروهای الکتریکی ارائه دادند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان دهنده این موضوع است که برآورد نادرست عدم قطعیتها در روش قطعی ممکن است به یک راه حل غیرممکن با نقض محدودیتهای سیستم منجر گردد و بر شاخصهای تصمیمگیری و ارائه طرحهای مختلف از نظر ریسک و هزینه تاثیرگذار باشد. (۱۵)
محمدحسن مرادی و همکارانش در سال ۱۳۹۶ در پژوهشی با عنوان «جایابی و تعیین ظرفیت بهینه منابع انرژی تجدیدپذیر و ایستگاه شارژ خودروی برقی به صورت همزمان با استفاده از الگوریتم بهینه سازی GA-PSO» ادغام بهره مندی از ایستگاه شارژ خودرو به همراه منابع تجدیدپذیر را بررسی کردند. الگوريتم بهينهسازي ترکیبی GA-PSO بهبوديافته براي حل مسئله بهينهسازي در چهار سناریوی مختلف استفاده شده و عملكرد روش مذكور با شبیه سازي بر روي شبكه تست IEEE 33باسه در نرمافزار Matlab بررسي شده است. (۱۶)
در پژوهش دیگری که در سال ۱۳۹۸ شمسی توسط پویا حسین زاده و همکارانش شکل گرفت، برنامهریزی ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی با هدف بیشینهسازی سودخودروها و اپراتور ایستگاه در شرایط عدم قطعیت مورد بررسی قرار گرفت. برای مدلسازی در این پژوهش از روش مونتکارلو و برای بهینهسازی، از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. خروجی مرحله اول بار ساعتی بهینه کل ایستگاه شارژ بوده و در مرحله دوم، مکان بهینه ایستگاه شارژ با بار به دستآمده روی شبکه توزیع استاندارد، تعیین گشته است بهطوری که اهداف شـبکه ماننـدتلفات و شاخص انحراف ولتاژ، به حداقل میزان ممکن رسیده و شاخص پایداری ولتاژ حداکثر شده است. (۱۷)
در سال ۱۳۹۹ شمسی یوسف صحرایی و همکارانش یک برنامه ریزی چند هدفه برای ایستگاههای شارژ با در نظر گرفتن منافع شرکتتوزیع و مالکان خصوصی ایستگاههای شارژ در نظر گرفتند. در مدل ارائه شده در این پژوهش، مکان و اندازه ایستگاههای شارژ و هم چنين قيمت انرژی تبادلی بين شرکت توزیع و ایستگاه شارژ به گونه ای مشخص میشود که توابع هدف شرکت توزیع و صاحب ایستگاه شارژ بهينه گردد و مسأله برنامه ریزیچندهدفه ایستگاههای شارژ با در نظر گرفتن توابع هدف شرکت توزیع و سرمایه گذاران خصوصی حل و پاسخ نهایی با توجه به شاخصهای اقتصادی و بهره برداری از ميان راه حلها انتخاب شده است. (۱۸)
راضیه پوردربانی در پژوهشی در سال ۱۴۰۰ شمسی احداث ایستگاه شارژ مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر برای شارژ خودروی هیبریدی را بررسی کرد. ایستگاه شارژ مذکور در این پژوهش از انرژي خورشیدی و بادی استفاده کرده است و به طور کلی این ایستگاه به طور موثری تقاضای بار را در روزهای ابری و آفتابی برآورده کرده است. (۱۹)
در سال ۲۰۲۲ میلادی چونگ لی و همکارانش ارزیابی فنی- اقتصادی ایستگاههای شارژ خودروهای الکتریکی بر اساس انرژیهای تجدیدپذیر هیبریدی در چین را مورد بررسی قرار دادند. نتایج این پژوهش نشان میدهد که بهترین راهحل با در نظر گرفتن ایستگاههای شارژ انرژی تجدیدپذیر در پنج منطقه، ایستگاه شارژ هیبریدی مبتنی بر انرژي خورشیدی فوتوولتائیک، بادی و باتری است و این نوع ایستگاه از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه ترین ایستگاه شارژ است. ایستگاه های شارژ هیبریدی شبیه سازی شده در این پژوهش در پنج منطقه میتوانند نیازهای انرژی مورد نظر را برآورده کنند و تجزیه و تحلیل حساسیتها نشان میدهد که هر چه بار یا تعداد خودروهای الکتریکی بیشتر باشد، قابلیت اطمینان ایستگاه شارژ کمتر است. در نتیجه با حضور ظرفیت مشخص خودروهای الکتریکی، ایستگاه شارژ نیز میتواند با قابلیت اطمینان بالاتری فعالیت کند. (۲۰)
واحدی و بیسر در سال ۲۰۲۲ میلادی بهینهسازی فنی-اقتصادی ایستگاههای جدید شارژ خودروهای برقی مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر در قطر را مورد پژوهش و ارزیابی قرار دادند. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان داد که استفاده از توربین بادی ۲۵۰ کیلووات، سیستم خورشیدی ۴۵۰ کیلووات، الکترولایزر ۵۰۰ کیلووات، پیلهای سوختی ۱۰۰ کیلووات، ژنراتور زیستی ۱۵ کیلووات، مخزن ذخیره مواد شیمیایی ۲۰۰ کیلوگرمی و ذخیره سازی انرژی در باتری لیتیوم یونی در پیکربندی مستقل برای سایتهای انتخاب شده جهت شارژ خودروهای الکتریکی بهینه است و روش بهینهسازی پیشنهادی در این پژوهش با در نظر گرفتن شرایط مترولوژیکی سایت مورد مطالعه برای کاربردهای مختلف در هر مکانی مناسب است. (۲۱)
در سال ۲۰۲۲ میلادی انلگهارت و همکارانش در پژوهشی با عنوان «مدیریت انرژی یک سیستم مجهز به باتری چندگانه مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر برای شارژ خودروی الکتریکی با قدرت بالا» یک سیستم مدیریت انرژی را برای یک طراحی جدید پیشنهاد کردند این سیستم مدیریت انرژی دو وظیفه کنترلی اصلی دارد: (۱) تخصیص رشته پنلهای خورشیدی به سایر اجزای ریزشبکه DC (در این طرح یک سیستم فتوولتائیک (PV)، دو شارژر سریع خوردوی الکتریکی و یک اینورتر اتصال به شبکه) و (۲) مدیریت تبادل انرژی با شبکه توزیع محلی. چرخه عمر سالانه باتری مورد نظر در این پروژه ۳۹۹ برای سطح کنترل پیشرفته و ۴۵۶ برای کنترل پایه برآورد شده است. با این حال، کنترل پیشرفته، باتری را نزدیکتر به محدودیتهای شارژ آن نگه میدارد. (۲۲)
الوهی و رحمان در سال ۲۰۲۳ میلادی در پژوهشی با عنوان «سیستمهای انرژی تجدیدپذیر هیبریدی متصل به شبکه برای سوپرمارکتها با پلتفرمهای شارژ خودروهای الکتریکی: تحلیلهای بهینهسازی و حساسیت» ادغام سیستمهای تجدیدپذیر با جایگاههای شارژ خودرو را بررسی کردند. برای شبیه سازی مورد نیاز در این پژوهش از نرم افزار Homer استفاده شد و در همه سایتهای این پروژه، فرآیند شارژ خودروهای الکتریکی تقریباً به طور کامل با ۷۳۰۰ جلسه شارژ در سال انجام می شود. در نهایت مجموعهای از تحلیلهای حساسیت بر اساس شدت انرژی مورد نیاز مصرف کننده، دسترس پذیری انرژی تجدیدپذیر و قیمتگذاری کربن انجام میشود و تاثیر گذاری آن بر شاخصهای مختلف نشان داده شد. (۲۳)
فیصل و همکارانش در سال ۲۰۲۳ میلادی در پژوهش دیگری کاهش انتشار آلایندگی زیست محیطی و هزینه شارژ خودروهای برقی در ایستگاه شارژ با استفاده از سیستم برق مبتنی بر انرژیهای تجدید پذیر را بررسی کردند. ردپای اکولوژیکی ایستگاه شارژ معمولی خودروی الکتریکی در این پژوهش برابر ۴۰.۶۹ هکتار جهانی (gha) تخمین زده شده است و میزان کاهش ردپای زیست محیطی این ایستگاه در اثر استفاده از سیستم قدرت تجدیدپذیر پیشنهادی ۸۹.۹ درصد محاسبه شده است. همچنین سیستم هیبریدی پیشنهادی ممکن است اثرات زیست محیطی شارژ باتری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. (۲۴)
جبار و صدیقی در سال ۲۰۲۳ میلادی ارزیابی فنی و اقتصادی سیستم انرژیهای تجدیدپذیر هیبریدی هسته ای برای ایستگاه شارژ سریع را انجام دادند. ارزیابی پژوهشگران در این تحقیق نشان دهنده این موضوع بوده است که سیستم هیبریدی تجدیدپذیر هستهای میتواند یک گزینه قابل اعتماد برای راه حلهای انرژی پایدار و کربن زدایی در مقایسه با سیستمهای تولید انرژی مختلف مانند سیستمهای مبتنی بر دیزل باشد. (۲۵)
ژیاوان چن و همکارانش در سال ۲۰۲۳ میلادی ایستگاه شارژ/سوختگیری خودروی ۱۰۰ مگاواتی: با استفاده از فناوریهای ۱۰۰ درصد تجدیدپذیر، هیدروژن مایع و ابررسانا مورد مطالعه فنی-اقتصادی قرار دادند. نتایج این پژوهش نیز نشان داد به بهره مندی از برق تولیدی از انرژی باد با ظرفیت ۱۸۹۸ مگاوات ساعت و برق تولیدی از انرژی خورشید با ظرفیت ۱۶۱۹ مگاوات ساعت، دوره بازپرداخت هزینهها ۱۵.۰۶ سال، شاخص سودآوری ۱.۱۷، نرخ داخلی بازگشت ۷.۹۵ درصد و ارزش خالص تجمعی ۱۸۷.۹۲ میلیون دلار خواهد بود و طراحی این سیستم و تجزیه و تحلیل فنی-اقتصادی آن میتواند به طور بالقوه راهحلی برتر از لحاظ فنی و اقتصادی برای سیستمهای شارژ/سوختگیری خودروهایهیبریدی در آینده ارائه دهد. (۲۶)
هانگ و همکارانش در سال ۲۰۲۳ میلادی قیمت گذاری و مدیریت انرژی ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی با انرژی تجدیدپذیر و ذخیره سازی انرژی را بررسی کردند. در این پژوهش بهینه سازی بیرونی سیستم با روش rollout حل می شود در حالی که بهینه سازی داخلی با روش برنامه نویسی نشان داده شده و حل میشود. در نهایت، بهبود عملیات و پیامدهای مثبت این روش با مقایسه گردش مالی و مدیریت دقیق نشان داده میشود. (۲۷)
منابع:
۱. Mapna group company. (2021). Development of clean energy based on urban electrification the first electric car and motorcycle charging station in Iran. Available from: https://www.mapnagroup.com/fa/features/development-of-clean-energies
۲. The United States Department of Energy (DOE), Office of energy efficiency and renewable energy, Solar Energy Technologies Office, Solar Photovoltaic Technology Basics. (2021). Available from: https://www.energy.gov/eere/solar/solar-photovoltaic-technology-basics
۳. Kothari DP, Pathak A, Pandey U. 2022. Residential Microgrids and Rural Electrifications book, pp. 45-67.
۴. Sarbu I, Sebarchievici C. 2017. Solar Heating and Cooling Systems: Fundamentals, Experiments and Applications, pp. 315-346.
۵. Nehme B, K M’Sirdi N, Zeghondy B. 2021. Predictive Modelling for Energy Management and Power Systems Engineering book, pp. 27-62.
۶. بدری، محمدعلی. عالم رجبی، علی اکبر. زمانی، بتول. ۱۳۹۷. مدل سازی عددی و ارزیابی تجربی عملکرد سلولهایخورشیدی تحت تمرکز نور خورشید. مجله مهندسی مکانیک، شماره پیاپی ،۸۲ جلد ،۴۸ شماره،۱ بهار ،۱۳۹۷ صص. ۵۴-۴۵.
۷. شرفی پیمان، زهرا. غفوری فرد، حسن. حبیبیان، حمید. شکوفا، امید. جعفرقلی، امیر. .۱۴۱۱ مدل سازی عملکرد حرارتیو الکتریکی سلول خورشیدی در حضور متمرکز کننده و بدون آن، تحت شرایط مختلف محیطی. مجله انجمن مهندسی برقو الکترونیک ایران، سال نوزدهم، شماره دوم، تابستان، ۱۴۰۱. صص. ۱۳۷-۱۲۹.
۸. U.S. Energy Information Administration (EIA). (2022). Solar explained, Solar thermal collectors. Related link: https://www.eia.gov/energyexplained/solar/solar-thermal-collectors.php
۹. Schneider company. (2021). Electric vehicle smart charging in buildings. Related link: https://www.se.com/ww/en/insights/sustainability/sustainability-research-institute/electric-vehicle-se-sustainable-research-institute.jsp
۱۰. Miljanic,Z. Radulovic, V. Lutovac, B. (2018). Efficient Placement of Electric Vehicles Charging Stations using Integer Linear Programming. Advances in Electrical and Computer Engineering, Vol. 18, No. 2.
۱۱. PVsyst (Photovoltaic software), a non-profit Swiss foundation, 2015.
۱۲. Statista Company. (2023). Market Insights, Mobility, Electric Vehicles – Worldwide. Related link:https://www.statista.com/outlook/mmo/electric-vehicles/worldwide
۱۳. The market capitalization company. (2023). Largest electric vehicle companies by Market Cap. Related link:https://companiesmarketcap.com/electric-vehicles/largest-ev-companies-by-market-cap/#google_vignette
۱۴. مرتضویان، میرباقر. جدید، شهرام. (۱۳۹۵). مكان و اندازه بهينه ايستگاههاي شارژ سريع خودروهاي الكتريكي با در نظر گرفتن هزينه انتظار رانندگان در ايستگاههاي شارژ. سي و يكمين كنفرانس بينالمللي برق، تهران، ایران.
۱۵. آقاپور، راضیه. سپاسیان، محمدصادق. (۱۳۹۶). ارائه یک مدل احتمالاتی برای جایابی بهینه ایستگاههای شارژ سریع خودروهای الکتریکی. نشریه علمی پژوهشی کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران، سال ششم، شماره ۱۲، پاییز و زمستان ۱۳۹۶.
۱۶. مرادی، محمدحسن، رضایی مظفر، مصطفی. محمدعلیزاده، پرهام. (۱۳۹۶). جايابي و تعیین ظرفیت بهینه منابع انرژی تجدیدپذیر و ایستگاه شارژ خودروی برقی به صورت همزمان با استفاده از الگوریتم بهینه سازی GA-PSO. نشريه مهندسي برق و مهندسي كامپيوتر ايران، الف - مهندسي برق، سال ۱۵، شماره۴، زمستان ۱۳۹۶.
۱۷. حسین زاده، پویا. گرگانی فیروزجاه، خلیل. شیخ الاسلامی، عبدالرضا. (۱۳۹۸). برنامهریزی ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی با هدف بیشینهسازی سودخودروها و اپراتور ایستگاه در شرایط عدم قطعیت. نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، سال نهم، شماره سوم، پاییز ۱۳۹۸، صص. ۲-۱۳.
۱۸. صحرایی، یوسف. پهلوان حسینی، افشین. سپاسیان، محمدصادق. (۱۳۹۹). برنامه ریزی چندهدفه ایستگاههای شارژ با در نظر گرفتن منافع شرکت
توزیع و مالکان خصوصی ایستگاههای شارژ. نشریه علمی پژوهشی کیفیت و بهره وری صنعت برق ایران، سال نهم، شماره ۳، شماره پیاپی ۲۰، پاییز ۱۳۹۹.
۱۹. پوردربانی، راضیه. (۱۴۰۰). ایستگاه شارژ مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر برای شارژ وسایل نقلیه هیبریدی الکتریکی پلاگین. فصلنامه علمی انرژیهای تجدیدپذیر و نو، سال هشتم، شماره اول، بهار و تابستان ۱۴۰۰. صص. ۱۳۲-۱۴۰.
۲۰. Li, C. Shan, Y. Zhang, L. Zhang, Lin. Fu, R. (2022). Techno-economic evaluation of electric vehicle charging stations based on hybrid renewable energy in China. Energy Strategy Reviews 41.
۲۱. Al Wahedi, A. Bicer, Y. (2022). Techno-economic optimization of novel stand-alone renewables based electric vehicle charging stations in Qatar. Energy 243.
۲۲. Engelhardt, J. Martin Zepter, J. Gabderakhmanova, T. Marinelli, M. (2022). Energy management of a multi-battery system for renewable-based high power EV charging. eTransportation 14.
۲۳. Allouhi, A. Rehman, S. (2023). Grid-connected hybrid renewable energy systems for supermarkets with electric vehicle charging platforms: Optimization and sensitivity analyses. Energy Reports 9.
۲۴. Faisal, S. Pratap Soni, B. Rai Goyal, G. Ilahi Bakhsh, F. Husain, D. Ahmad, A. (2023). Reducing the Ecological Footprint and Charging Cost of Electric Vehicle Charging Station Using Renewable Energy Based Power System. e-Prime - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy.
۲۵. A. Gabbar, H. Siddique, A. B. (2023). Technical and economic evaluation of nuclear powered hybrid renewable energy system for fast charging station. Energy Conversion and Management: X 17.
۲۶. Chen, X. Pang, Z. Zhang, M. Jiang, S. Feng, J. Shen, B. (2023). Techno-economic study of a 100-MW-class multi-energy vehicle charging/refueling station: Using 100% renewable, liquid hydrogen, and superconductor technologies. Energy Conversion and Management 276.
۲۷. Huanga, Q. Yanga, L. Zhoub, C. Luoa, L. Wang, P. (2023). Pricing and energy management of EV charging station with distributed renewable energy and storage. 9th International Conference on Power and Energy Systems Engineering (CPESE 2022), Doshisha University, Kyoto, Japan, 9–11 September 2022. Energy reports 9.
Ü در صورت زياد بودن منابع ليست آنها ضميمه گردد.
8- وسايل و تجهيزات مورد نياز :
9- اعتبار اجراي پايان نامه و نحوه تأمين آن ( ارزي و ريالي ) :
پرسنلي :
تجهيزات :
مواد و لوازم :
مسافرت :
هزينه هاي ديگر :
جمع :
10- تفکيک کار :
مرحله اول: بررسی جامع پیشینه موضوع تحقیق، انواع مختلف خودروهای الکتریکی و ایستگاههای شارژ خودرو و نیروگاههای خورشیدی
مرحله دوم: تحلیل و بررسی بازار خودروهای الکتریکی و ایستگاههای شارژ خودرو در ایران و جهان
مرحله سوم: پتانسیل بهره مندی از انرژي خورشیدی در منطقه مورد نظر و شبیه سازی نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه
مرحله چهارم: امکان سنجی احداث ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی و نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه در منطقه مورد نظر
مرحله پنجم: تحلیل و بررسی اطلاعات خروجی از شبیه سازی، تحلیلها و محاسبات انجام شده و آغاز نتیجه گیری کلی
مرحله ششم: بازبینی تمامی بخش های طرح و تحلیل کلی و انجام اصلاحات در صورت لزوم و آماده سازی نهایی فهرست
11- جدول زماني مراحل انجام و پيشرفت كار :
مدت زمان احتمالي اجراي پايان نامه ۱۲ ماه مي باشد و از تاريخ ............................. شروع خواهم نمود .
تذكر : دانشجو موظف است گزارش پيشرفت پژوهشي خود را هر سه ماه يكبار به تحصيلات تكميلي جهت درج در پرونده ارائه نمايد .
رديف | مراحل انجام پروژه | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 |
2 |
1 |
بررسی جامع پیشینه موضوع تحقیق، انواع مختلف خودروهای الکتریکی و ایستگاههای شارژ خودرو و نیروگاههای خورشیدی | |||||||||||||||
تحلیل و بررسی بازار خودروهای الکتریکی و ایستگاههای شارژ خودرو در ایران و جهان | |||||||||||||||
پتانسیل بهره مندی از انرژي خورشیدی در منطقه مورد نظر و شبیه سازی نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه در نرم افزار PVsyst | |||||||||||||||
امکان سنجی احداث ایستگاه شارژ خودروی الکتریکی و نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه در منطقه مورد نظر | |||||||||||||||
تحلیل و بررسی اطلاعات خروجی از شبیه سازی، تحلیلها و محاسبات انجام شده و آغاز نتیجه گیری کلی | |||||||||||||||
بازبینی تمامی بخش های طرح و تحلیل کلی و انجام اصلاحات در صورت لزوم و آماده سازی نهایی فهرست | |||||||||||||||
نام و نام خانوادگی دانشجو : ................................................ محل امضاء :
نام و نام خانوادگي استاد راهنما : ..................................................... محل امضاء :
نام و نام خانوادگي استاد مشاور : .................................................... محل امضاء :
نام و نام خانوادگي مدير گروه : ...................................................... محل امضاء
نام و نام خانوادگي معاون آموزشي / رياست دانشكده : .................................................................. محل امضاء :
شماره تصويب :
تاريخ تصويب :
نمونه مقاله 2.
Highlight a section that you want to designate with a certain style, then select the appropriate name on the style menu. The style will adjust your fonts and line spacing. Do not change the font sizes or line spacing to squeeze more text into a limited number of pages.
1.1 Final Stage
When you submit your final version, after your paper has been accepted, prepare it in two-column format, including figures and tables.
1.2 Figures
As said, to insert images in Word, position the cursor at the insertion point and either use Insert | Picture | From File or copy the image to the Windows clipboard and then Edit | Paste Special | Picture (with “Float over text” unchecked).
The authors of the accepted manuscripts will be given a copyright form and the form should accompany your final submission.
2. UNITS
Use either SI (MKS) or CGS as primary units. (SI units are strongly encouraged.) English units may be used as secondary
2.1 Figures and Tables
Because the final formatting of your paper is limited in scale, you need to position figures and tables at the top and
bottom of each column. Large figures and tables may span both columns. Place figure captions below the figures; place table titles above the tables. If your figure has two parts, include the labels “(a)” and “(b)” as part of the artwork. Please verify that the figures and tables you mention in the text actually exist. Do not put borders around the outside of your figures. Use the abbreviation “Figure.” even at the beginning of a sentence. Do not abbreviate “Table.” Tables are numbered with numerals.
Figure axis labels are often a source of confusion. Use words rather than symbols. As an example, write the quantity “Magnetization,” or “Magnetization M,” not just “M.” Put units in parentheses. Do not label axes only with units. As in Figure 1, for example, write “Magnetization (A/m)” or “Magnetization (Am-1),” not just “A/m.” Do not label axes with a ratio of quantities and units. For example, write “Temperature (K),” not “Temperature/K.”
Multipliers can be especially confusing. Write “Magnetization (kA/m)” or “Magnetization (103 A/m).” Do not write “Magnetization (A/m) ´ 1000” because the reader would not know whether the top axis label in Figure 1 meant 16000 A/m or 0.016 A/m. Figure labels should be legible, approximately 8 to 12 point type.
Figure 1: Architecture of the Enhanced Fuzzy Resolution Mechanism using ANFIS
Abbreviation | Fullname |
age | age in years |
sex | sex (1 = male; 0 = female) |
cp | chest pain type |
trestbps | resting blood pressure (in mm Hg) |
chol | serum cholestoral in mg/dl |
Table 1: Attributes of Cleveland dataset
2.2 References
Number citations consecutively in square brackets [1]. The sentence punctuation follows the brackets [2]. Multiple references [2], [3] are each numbered with separate brackets [1]–[3]. When citing a section in a book, please give the relevant page numbers [2]. In sentences, refer simply to the reference number, as in [3]. Do not use “Ref. [3]” or “reference [3]” except at the beginning of a sentence: “Reference [3] shows ... .” Number footnotes separately in superscripts (Insert | Footnote).Equations
(1)
Be sure that the symbols in your equation have been defined before the equation appears or immediately following. Italicize symbols (T might refer to temperature, but T is the unit tesla). Refer to “(1),” not “Eq. (1)” or “equation (1),” except at the beginning of a sentence: “Equation (1) is ... .”
2.4 Other Recommendations
Use one space after periods and colons. Hyphenate complex modifiers: “zero-field-cooled magnetization.” Avoid dangling participles, such as, “Using (1), the potential was calculated.” [It is not clear who or what used (1).] Write instead, “The potential was calculated by using (1),” or “Using (1), we calculated the potential.”
Use a zero before decimal points: “0.25,” not “.25.” Use “cm3,” not “cc.” Indicate sample dimensions as “0.1 cm ´ 0.2 cm,” not “0.1 ´ 0.2 cm2.” The abbreviation for “seconds” is “s,” not “sec.” Do not mix complete spellings and abbreviations of units: use “Wb/m2” or “webers per square meter,” not “webers/m2.” When expressing a range of values, write “7 to 9” or “7-9,” not “7~9.”
A parenthetical statement at the end of a sentence is punctuated outside of the closing parenthesis (like this). (A parenthetical sentence is punctuated within the parentheses.) In American English, periods and commas are within quotation marks, like “this period.” Other punctuation is “outside”! Avoid contractions; for example, write “do not” instead of “don’t.” The serial comma is preferred: “A, B, and C” instead of “A, B and C.”
If you wish, you may write in the first person singular or plural and use the active voice (“I observed that ...” or “We observed that ...” instead of “It was observed that ...”). Remember to check spelling. If your native language is not English, please get a native English-speaking colleague to proofread your paper.
3. SOME COMMON MISTAKES
The word “data” is plural, not singular. The subscript for the permeability of vacuum µ0 is zero, not a lowercase letter “o.” The term for residual magnetization is “remanence”; the adjective is “remanent”; do not write “remnance” or “remnant.” Use the word “micrometer” instead of “micron.” A graph within a graph is an “inset,” not an “insert.” The word “alternatively” is preferred to the word “alternately” (unless you really mean something that alternates). Use the word “whereas” instead of “while” (unless you are referring to simultaneous events). Do not use the word “essentially” to mean “approximately” or “effectively.” Do not use the word “issue” as a euphemism for “problem.” When compositions are not specified, separate chemical symbols by en-dashes; for example, “NiMn” indicates the intermetallic compound Ni0.5Mn0.5 whereas “Ni–Mn” indicates an alloy of some composition NixMn1-x.
Be aware of the different meanings of the homophones “affect” (usually a verb) and “effect” (usually a noun), “complement” and “compliment,” “discreet” and “discrete,” “principal” (e.g., “principal investigator”) and “principle” (e.g., “principle of measurement”). Do not confuse “imply” and “infer.”
Prefixes such as “non,” “sub,” “micro,” “multi,” and “"ultra” are not independent words; they should be joined to the words they modify, usually without a hyphen. There is no period after the “et” in the Latin abbreviation “et al.” (it is also italicized). The abbreviation “i.e.,” means “that is,” and the abbreviation “e.g.,” means “for example” (these abbreviations are not italicized).
An excellent style manual and source of information for science writers is [9].
4. EDITORIAL POLICY
The submitting author is responsible for obtaining agreement of all coauthors and any consent required from sponsors before submitting a paper. It is the obligation of the authors to cite relevant prior work.
5. CONCLUSION
A conclusion section is not required. Although a conclusion may review the main points of the paper, do not replicate the abstract as the conclusion. A conclusion might elaborate on the importance of the work or suggest applications and extensions.
APPENDIX
Appendixes, if needed, appear before the acknowledgment.
ACKNOWLEDGEMENT
The preferred spelling of the word “acknowledgment” in American English is without an “e” after the “g.” Use the singular heading even if you have many acknowledgments. Avoid expressions such as “One of us (S.B.A.) would like to thank ... .” Instead, write “F. A. Author thanks ... .” Sponsor and financial support acknowledgments are placed in the unnumbered footnote on the first page.
References
- Lin, M. Wu, J. A. Bloom, I. J. Cox, and M. Miller. Rotation, scale, and translation resilient public watermarking for images, IEEE Trans. Image Process., vol. 10, no. 5, pp. 767-782, May 2001.
(Book style)
(Book style with paper title and editor)
- The Spread Spectrum Concept, in Multiple Access, N. Abramson, Ed. Piscataway, NJ: IEEE Press, 1993, ch. 3, pp. 121-123.
(Published Conference Proceedings style)
- .
(Thesis or Dissertation style)
نمونه مقاله 1.
1. Introduction
Headaches are considered as most common neurological issues which everyone certainly has been experienced at least one time in her/and his life [1]. It has been showed that headaches include up to 30% of patients with neurologic symptoms [2]. Headache problems are categorized in term of clinical pattern and etiology into two primary and secondary groups. The primary headaches are the most common headaches and included 98% of headaches, although potentially affect the quality of life, which revealed that there is any abnormal findings in imaging results [1]. Whereas, secondary headaches are associated with a pathologic abnormality in the brain such as increased intracranial pressure, infection or arterial disorders, etc., with the possibility of life-threatening [3]. The most of headaches can be diagnosed and managed according to correct clinical taking and examination [4]. Sometimes, it may be confusing to diagnose common headache disorders due to many patients cannot present some accurate symptoms from their headaches to clinicians. So, practitioners prefer to perform more diagnostic investigations to justify that headaches disorders are not a severe disease [5].
There are different diagnostic neuroimaging tests can perform to manifest brain abnormalities in a patient with headaches. Neuroimaging with magnetic resonance imaging (MRI), magnetic resonance venography (MRV), computed tomography (CT) and CT venography are the most useful investigations for determining neurologic disorders [6]. The diagnostic values of these neuroimaging tests are not similar in different abnormalities. It was shown that abnormal neurological symptoms can increase to yield a significant positive neuroimaging finding [7].
Moreover, neuroimaging modalities have some risks for patients, as well as very expensive. Sometimes, it is not needed to perform different researches for diagnosing common headaches and an accurate clinical examination can help to make an proper and economic decision before more investigations work up [8].
Although there are different findings according to diagnostic values of various neuroimaging tests, there are inconsistence data regarding the importance of clinical features for selecting a sensitive and specific neuroimaging test in headaches [7].
Therefore, we performed two different neuroimaging tests (MRI vs. MRV) in patients only suffered from headaches and patients suffered from headaches accompanied by different clinical symptoms such as blurred vision, nausea, and dizziness sings or all of them. To evaluate the predictive values of two MRI and MRV diagnostic tests in headache patients without specific clinical symptoms of neurologic disorders. (Fig. 1). We hope to make a correct and proper clinical decision, decrease unnecessary investigations, and accelerate to the best treatment in patients with idiopathic headaches.
Figure 1. It was shown normal brain (a) and the thrombosis positive cord sign in the right transverse sinus (b) in MRV.
2. Materials and Methods
2.1. Study population
A prospective, observational study conducted among peoples (n: 54, male; n: 174, female) who referred to three Tehran hospitals, Departments of Neurology, were enrolled between August 2015 and December 2018. The inclusion criteria included age over 9 years[f1] [f2] , and with a headache complication (exception non-migraine headache). The study was confirmed by the local ethics committee of the hospital, informed consent was reached from the patients. These hospitals are longstanding and well-known hospitals specialized for neurology and neurosurgery.
Patients either show themselves, age, sexuality, duration of headache, the other clinical symptoms excepted of headaches such as history of seizures, concomitant illnesses, and existing pregnancy were all recorded. The patients were assigned into 2 groups according to their clinical symptoms, including: HG: patient only suffered from headaches; HBNDG: patients suffered from headache accompanied with one blurred vision, or nausea, and or dizziness sings or all of them.
Then, these participants were referred to assessed brain imagines including brain magnetic resonance imaging (MRI), and brain magnetic resonance venography (MRV). MRI and MRV were performed using 1.5 Tesla GE Simens scanner.
According to brain imagines, main diagnoses were assigned into two following groups: positive brain abnormalities (P) or and negative cerebrovascular abnormalities (N).
2.2. Statistical analysis
The demographic characteristics of participants (sexuality, age), clinical symptoms and imagines findings were collected into databases created in Microsoft Excel 2016 Microsoft. Then, all databases were imported into SAS for data analyzing. Analyses were performed with SAS version 9.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA). Data of age was analyzed with one way-ANOVA test (a GLM PROC in SAS). The fixed effect was group based on gender and clinical symptoms. Then, the Cohen’s kappa coefficients for pairs of diagnostic tests were computed with the FREQ PROC. Due to independent diagnostic tests were imperfect, sensitivity, and specificity of individual tests was estimated using LCA PROC. Statistical significance was determined at P< 0.05.
3. Results
According to Table 1, the age ranged from 9 years to 76 years and the mean age was shown for two men and women as well as different groups of clinical symptoms. Males included 23.68 % of the patients (n= 54) and females included 76.5 % of the subjects (n= 176). There was no significant difference in age between groups based on different clinical symptoms (P = 0.33). The female participants had significantly lower age in comparison with males (40.3 ± 0.97 vs. 45.5 ± 2.04, respectively, P = 0.005).
Table 1. The effects of clinical symptoms grouping and gender on age with one-way ANOVA. | |||
Variable | Frequency (n, %) | Age (mean ± SD) | P values1 |
Clinical symptoms HG2 HBNDG2 |
228 (100) 147 (64.5) 86 (35.5) |
41.6 ± 1.2 41.34 ± 3.1 |
P = 0.41 |
Gender Male Female |
54 (23.68) 176 (76.5) |
45.5 ± 2a 40.3 ± 0.97b |
P = 0.005 |
1 P values ≤ 0.05 are considered as significant 2 HG: patients with headache; HBNDG: patients with headaches, blurred, nausea dizziness. a Different superscripts indicates significant difference between groups (P < 0.05) |
Cohen’s kappa coefficient is a statistic that evaluated the agreement between diagnostic tests. In this study, two neuroimaging tests were performed in patients with only headache and headache accompany other symptoms. The Cohen’s kappa coefficients were evaluated the correlation between two tests in two groups. According to Table 2, there was a poor agreement between two neuroimaging tests in both HG and HBNDG patients.
Table 2. Cohen’s kappa coefficients between two diagnostic tests (MRI and MRV) for HG and HBNDG | |||
Group | κ value1 |
p value for H0: κ = 02 |
|
MRI | MRV | ||
HG3 | - 0.008 | 0.88 | |
HBNDG3 | 0.02 | 0.67 | |
Total | 0.003 | 0.92 | |
1 κ values are between -1 to +1. 2 P values ≤ 0.05 are considered as significant. 3 HG: patients with headache; HBNDG: patients with headaches, blurred, nausea dizziness. |
|||
The sensitivity and specificity of two neuroimaging diagnostic tests without any gold standard test were estimated by Latent Class Analysis (LCA) (Table 3). LCA can use to estimate sensitivity and specificity of independent tests when there is not an imperfect diagnostic test. MRI test had low sensitivity in patients with the only headache, headache accompanied by other general symptoms and in all participants. Whereas MRI was a highly specific test in two patient groups with only headache and groups with headache accompany other general symptoms.
MRV was a relatively sensitive test in all participants (≥ 50). Additionally, the specificity was moderate (nearly 64.5) in all groups.
Table 3. LCA for two neuroimaging tests in HG and HBNDG patients for detecting brain abnormalities. | ||||
Group |
MRI | MRV | ||
Sensitivity (95% CI)1 |
Specificity (95% CI)1 |
Sensitivity (95% CI)1 |
Specificity (95% CI)1 |
|
HG2 | 5.7 (4.3- 6.9) | 93.6 (92.1-95.1) | 52.8 (1.7-100) | 64.2 (62-66.4) |
HBNDG2 | 3.3(0- 6.2) | 98.1 (95.3-100) | 67.1 (10.3- 100) | 64.6 (63.1-66.1) |
Total | 5 (3.5- 6.5) | 95.3 (92.5- 98.1) | 54.8 (3.11-100) | 64.9 (63.2-66.6) |
1 CI presents confidence interval. 2 HG: patients with headache; HBNDG: patients with headaches, blurred, nausea dizziness. |
4. Discussion
Usually, in neurologic lesions the clinical findings are revealed according to the mechanism of neurological dysfunction. These features make suggestions that should be accepted by a proper neuroimaging investigation and finally make an accurate diagnose [9]. For example, in cerebral venous thrombosis (CVT), patients clinically show diffuse headache and some focal neurologic symptoms (papilledema). These clinical symptoms pay attention to intracranial hypertension causes [10]. So, practitioners attempted to prevent any delay for treatment by imaging with the most reliable and rapidest modality. Additionally, durations of presenting clinical symptoms may help for selecting an appropriate imaging test. So the imaging findings may be differed due to the time of imaging from the occurrence of brain lesions [11, 12].
However, in this work we confronted with two groups of patients that complicated from isolated headache, and or headache accompanied by several non-neurologic signs (nausea, dizziness, and blurred vision). These features clinically made a diagnostic challenge. Because of this we did not have any gold standard examination tests. There is any agreement between two MRI and MRV tests (Cohens kappa coefficient values < 0.1) confirmed the aforementioned statement.
Then, it is computed the LCA approach to compare diagnostic values of two tests in both patient groups.
According to LCA findings, MRV was a relatively sensitive neuroimaging test that can be performed to make a sufficient clinical decision. These findings were expectable due to MRV and MRI which have various operator characteristics. The greater MRV sensitivity might have been due to it can make an intravenous contrast dye to detect vascular disorders such as thrombosis. It also diagnoses deep vein thrombosis with high sensitivity in the first days of thrombosis formation [13].
Furthermore, it was revealed that the contrast-enhanced 3D T1-weighted gradient-echo MRI is the most accuracy for the discovering of dural venous sinus and/or cortical venous thrombosis in comparison with conventional MRI and MRV imaging tests [14].
Based on LCA results, MRI had higher specificity for patients with headache without any neurologic symptoms. MRV was moderately specific in this study. According to Lomont et al. (2003) presenting paralysis, reduced conscious level and papilloedema with headache predicted brain abnormalities in neuroimaging examination [7]
We have observed that 76.5 % of participants were women suffered from a headache. This finding is consistent with the findings of previous studies. They have been showed different subtypes of primary and secondary headaches have more incidences in women than men [15, 16].
Moreover, 1.14% of women (n=2) were pregnant and presented headache related to pregnancy. Although, their MRI test was negative, significant brain abnormalities were observed on MRV examinations. The sampling population was plausible affected this result. However, physiologic alterations initiated by pregnancy promote the risk of CVT, pituitary and dissection apoplexy [17]. Therefore, unique considerations regarding the differential diagnosis, imaging options, and medical management are important for evaluating the pregnant patient with headache.
Although, men with headache were significantly older than women (45.5 vs. 40.3 years), we found no data regarding the significant difference of age between sexes. This finding likely is related to sampling population that was not randomized, and then it cannot be generalized in the headache population.
Headaches are the most common neurological issues categorized into two primary and secondary groups based on etiology and clinical symptoms [1]. In the present study, nearly 64.5 % of participants complicated from mild to severe headache without other clinical sings (HG). The neuroimaging tests (MRI and MRV) were obtained to make an accurate clinical decision. The imaging results showed that only 93.9 % of HG was negative in MRI test, whereas, 35.4% of HG discovered positive results on MRV investigation.
In the present study, 6.14 % of participants presented only dizziness, while, 7.02 % of patients presented the combination of nausea and dizziness related to headache. It was shown in the US, near 130 000 to 220 000 patients with stroke referring to the emergency department with dizziness related headache annually [18]. Additionally, dizziness is the symptom most tightly linked to missed stroke [18, 19]. However, it was estimated performing neuroimaging for every patient presenting dizziness related headache in the US, would be cost >$1 billion annually [20]. In a wide range of abnormalities were occurred, the combination of nausea and dizziness such as TBI, aneurysm, and cerebrovascular disorders such as venous thrombosis were similar in both groups. Although there is a rule to obtain an MRI investigation in acute dizziness, the risk of false-negative findings was cleared in the first 48 hours of cerebrovascular disorders by MRI.
Blurred vision is also a non-neurologic symptom of brain pathology that presents with headaches in some cerebrovascular disorders, brain tumor [21], migraine headaches [22], as well as brain aneurysm [23]. According to the research findings, 6.6 % of participants had only blurred vision related to headache and 7.02 % of them presented blurred symptoms accompany nausea or dizziness (HBNDG). There were not observed positive MRI results in HBNDG patients. Also there were positive finding on MRV investigations in HBNDG (31.25 %)
5. Conclusion
The findings of the research showed that MRV is more sensitive than MRI neuroimaging test for recognition of brain abnormalities in patients with headaches and or headache accompanied by nausea, dizziness, and blurred vision. According to findings of research it was suggested that the combination of these clinical symptoms with headache increase the diagnostic values of MRV test. The appearance of neurological symptoms might increase to yield a positive neuroimaging finding and increased predictive values of neuroimaging tests.
6. Declarations
- Ethics approval and consent to participate: Not applicable
- Consent for publication: Not applicable
- Availability of data and material: Data sharing is not applicable to this article as no datasets were generated or analysed during the current study.
- Competing interests: Not applicable
- Funding: Not applicable
- Authors' contributions: Not applicable
- Acknowledgements: Not applicable
References
1.Ahmed, F., Headache disorders: differentiating and managing the common subtypes. British journal of pain, 2012. 6(3): p. 124-132.
2.Yoon, M., et al., Prevalence of primary headaches in Germany: results of the German Headache Consortium Study. The journal of headache and pain, 2012. 13(3): p. 215.
3.Do, T.P., et al., Red and orange flags for secondary headaches in clinical practice: SNNOOP10 list. Neurology, 2019. 92(3): p. 134-144.
4.Lee, V.M.E., et al., The adult patient with headache. Singapore medical journal, 2018. 59(8): p. 399.
5.Holle, D. and M. Obermann, The role of neuroimaging in the diagnosis of headache disorders. Therapeutic advances in neurological disorders, 2013. 6(6): p. 369-374.
6.Hatami, H., et al., Evaluation of Diagnostic Values in NCCT and MRI of the Patients With Cerebral Venous or Sinus Thrombosis in Loghman Hakim Hospital in Tehran 2014-2018. International Clinical Neuroscience Journal, 2019. 6(1): p. 17-21.
7.Lamont, A., N. Alias, and M. Win, Red flags in patients presenting with headache: clinical indications for neuroimaging. The British journal of radiology, 2003. 76(908): p. 532-535.
8.Micieli, A. and W. Kingston, An Approach to Identifying Headache Patients That Require Neuroimaging. Frontiers in Public Health, 2019. 7: p. 52.
9.Saposnik, G., et al., Diagnosis and management of cerebral venous thrombosis: a statement for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke, 2011. 42(4): p. 1158-1192.
10.Appenzeller, S., et al., Cerebral venous thrombosis: influence of risk factors and imaging findings on prognosis. Clinical neurology and neurosurgery, 2005. 107(5): p. 371-378.
11.Damak, M., et al., Isolated lateral sinus thrombosis: a series of 62 patients. Stroke, 2009. 40(2): p. 476-481.
12.Wasay, M. and M. Azeemuddin, Neuroimaging of cerebral venous thrombosis. Journal of Neuroimaging, 2005. 15(2): p. 118-128.
13.Cantwell, C.P., et al., MR Venography with true fast imaging with steady-state precession for suspected Lowerlimb deep vein thrombosis. Journal of vascular and interventional radiology, 2006. 17(11): p. 1763-1770.
14.Sari, S., et al., MRI diagnosis of dural sinus—Cortical venous thrombosis: Immediate post-contrast 3D GRE T1-weighted imaging versus unenhanced MR venography and conventional MR sequences. Clinical neurology and neurosurgery, 2015. 134: p. 44-54.
15.Zhang, Y., et al., Prevalence of primary headache disorders in a population aged 60 years and older in a rural area of Northern China. The journal of headache and pain, 2016. 17(1): p. 83.
16.Felício, A.C., et al., Epidemiology of primary and secondary headaches in a Brazilian tertiary-care center. Arquivos de neuro-psiquiatria, 2006. 64(1): p. 41-44.
17.Schoen, J.C., R.L. Campbell, and A.T. Sadosty, Headache in pregnancy: an approach to emergency department evaluation and management. Western Journal of Emergency Medicine, 2015. 16(2): p. 291.
18.Saber Tehrani, A.S., et al., Rising annual costs of dizziness presentations to US emergency departments. Academic Emergency Medicine, 2013. 20(7): p. 689-696.
19.Tarnutzer, A.A., et al., ED misdiagnosis of cerebrovascular events in the era of modern neuroimaging: a meta-analysis. Neurology, 2017. 88(15): p. 1468-1477.
20.Saber Tehrani, A.S., et al., Diagnosing stroke in acute dizziness and vertigo: pitfalls and pearls. Stroke, 2018. 49(3): p. 788-795.
21.Muthukumar, N., Cerebral venous sinus thrombosis and thrombophilia presenting as pseudo-tumour syndrome following mild head injury. Journal of Clinical Neuroscience, 2004. 11(8): p. 924-927.
22.Friedman, D.I. and R.W. Evans, Are blurred vision and short-duration visual phenomena migraine aura symptoms. Headache, 2017. 57(4): p. 643-647.
23.de Aguiar, G.B., et al., Spontaneous thrombosis of giant intracranial aneurysm and posterior cerebral artery followed by also spontaneous recanalization. Surgical neurology international, 2016. 7.