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 :
