در این پایان نامه، مدلی برای بررسی رفتار واحدهای تولیدکننده انرژی در یک بازار انحصارچندجانبه با ویژگی های خاص بازار برق ارائه شده است. در این مدل، رفتار بازیگران در وضعیت رقابت بین واحدها، با کمک نظریه بازی ها بررسی شده است و نقطه تعادل این بازی موسوم به نقطه تعادل نش محاسبه می گردد. نشان داده می شود که نقطه تعادل بدست آمده با نتایج حاصل از یک بازار رقابت کامل متفاوت است و این تفاوت به دلیل وجود قدرت بازار واحدها در مدل انحصار چندگانه می باشد. تحلیل از یک حالت ساده در بازار دوگانه شروع و به یک حالت کلی و عام در بازار انحصار چندجانبه بسط داده شده است. سپس تبانی بین واحدها در مدل نظر گرفته شده و تاثیرات آن بر نقطه تعادل بازار بررسی شده است. در تجزیه و تحلیل تبانی، استقلال هر واحد در تبانی در نظر گرفته شده و در نهایت نتایج بدست آمده و وضعیت بازار در حالت تبانی واحدهای آن، با حالت انحصار کامل مقایسه شده است و تفاوت های آن مشخص شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، هر واحد به دلیل دارا بودن مقداری از قدرت بازار در یک بازار انحصار چندگانه امکان افزایش قیمت را به مقدار اندکی خواهد داشت. رقابت واحدها با یکدیگر تحت این شرایط مانع از بالاتر رفتن سود از یک حداکثر ممکن، همان نقطه تعادل، می گردد. در حالت تبانی تقابل بین واحدها از بین می رود و واحدها می توانند قیمت را افزایش دهند. اما سمت تقاضا در این حالت واکنش نشان داده و سطح مصرف را کاهش خواهد داد که بدلیل این مسئله سطح درآمد و سطح سود بدست آمده از تبانی محدود خواهد شد. در این شرایط است که سودهای متفاوت واحدها از توافق انجام شده برای افزایش قیمت ممکن است چانه زنی واحدها را برای تغییر قیمت توافقی به دنبال داشته باشد و در مواردی به شکست تبانی منتهی شود. در ادامه، از آن جا که تحلیل صورت گرفته برای یک بازار با وجود اطلاعات کامل بوده است، نمی توان از آن برای مسئله قیمت دهی واحدها در بازار استفاده نمود. به عبارت دیگر، در شرایط واقعی، یک واحد به اطلاعات قیمت دهی سایر واحدها دسترسی نداشته و تنها می تواند بر اساس اطلاعات خود و قیمت تسویه بازار به تصمیم گیری بپردازد. در این شرایط، یک الگوریتم شبیه سازی ساده (مبتنی بر روش بهینه سازی هوش جمعی)، برای اجرای بازار از دید بازیگران بازار به شکل یک بازی همزمان با اطلاعات ناقص، طراحی شده است. شبیه سازی برای نمونه های مختلفی از بازار اجرا شده است و نتایج آن ها با نتایج بدست آمده از تحلیل مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد، شبیه سازی توانسته است به نقطه جواب نزدیک شود اما نتایج شبیه سازی با نوساناتی همراه است که از ماهیت غیرقطعی بودن بازار حاصل می شود. بجز تحلیل مشخصات نقطه تعادل بازار در حالت های متفاوت رقابتی و تبانی، روند قیمت ها از نظر نوسانات نیز بررسی شده است و یک روش تشخیص تبانی مبتنی بر بررسی نوسانات قیمت بازار مورد مطالعه قرار گرفته است.

پیچیدگی ارتباط بین عوامل و شاخص های مختلف فنی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی به طورعام، و پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب به طور خاص، سبب استفاده از دانش و هنر تصمیم گیری چندمعیاره برای حل نسبی این پیچیدگی گردیده است. تصمیم گیری چندمعیاره، یکی از شاخه های شناخته شده تحقیق در عملیات است که مسائل تصمیم گیری را تحت تعدادی از معیارهای تصمیم بررسی می کند. در این تصمیم گیری ها به جای یک معیار سنجش بهینگی، از چندین معیار برای سنجش مدل استفاده می گردد. تصمیم گیری چندمعیاره به دو دسته کلی تصمیم گیری چندهدفه و تصمیم گیری چندشاخصه تقسیم می شود. به طورکلی می توان گفت که در فرآیند تصمیم گیری چندمعیاره، ابتدا جواب های بهینه توسط روش های تصمیم گیری چندهدفه به دست آمده، سپس ارجح ترین گزینه از بین گزینه های موجود با استفاده از روش های تصمیم گیری چندشاخصه انتخاب می گردد. در این تحقیق، ضمن معرفی و بررسی انواع روش های تصمیم گیری چندشاخصه، کاربرد و کارایی این روش ها در مدیریت و بهره برداری بهینه از منابع آب مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، موردمطالعاتی حوضه آبریز تالار و کسیلیان با تعدادی گزینه پیشنهادی به عنوان ساختگاه سد به همراه شماری از شاخص ها مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند تصمیم گیری، پس از شناسایی و ارزیابی و تعیین وزن های شاخص ها و گزینه ها براساس روش های گزینش یافته، اولویت بندی گزینه ها براساس چندین روش، صورت گرفته است و تحلیل حساسیت نسبت به هریک از روش های مورداستفاده در هر مرحله انجام شده است و نتایج حاصله مقایسه گردیده و پیشنهاداتی جهت نیل به انتخاب گزینه ارجح ارائه گردیده است

سری زمانی بارش غالباً یکی از ورودی¬های لازم برای تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم¬های هیدرولیکی و هیدرولوژیکی می باشد . اطلاعات بارش به منظور کاربرد در این اهداف می¬تواند به صورت اندازه¬گیری مشاهدات بدست آید و یا اینکه به وسیله شبیه¬سازی اتفاقی تولید شود. یک مشکل عمده در مورد داده¬های بارندگی ثبت شده و یا تولیدی این است که این داده¬ها در بازه¬های زمانی به اندازۀ کافی کوچک برای کاربردهای مهندسی موجود نمی¬باشند. برای حل این مشکل می¬توان مقادیر بارندگی را به بازه¬های زمانی کوچکتر تجزیه نمود. در این تحقیق دو نوع شبکۀ عصبی مصنوعی (شبکۀ پرسپترون چند لایه، شبکۀ تابع پایه شعاعی) معرفی شده و از آنها برای تجزیۀ زمانی بارندگی ساعتی به زیر بازه¬های پانزده دقیقه¬ای استفاده شده است. در ادامه عوامل تأثیرگذار بر عملکرد شبکۀ عصبی در امر تجزیۀ زمانی بارندگی مورد بررسی قرار گرفته است، که از این موارد می¬توان به اثر نرمال¬سازی داده¬ها، تعداد نرون¬های لایۀ میانی، تعداد تکرارهای آموزشی و... اشاره کرد. همچنین عملکرد مدل¬های مختلف شبکۀ عصبی در تجزیۀ زمانی بارندگی ساعتی با روش تجزیۀ زمانی اورمسبی نیز مقایسه شده است. در نهایت نتایج هر دو نوع شبکۀ عصبی نشان داد که استفاده از شبکه¬های عصبی از لحاظ برآورد کلی هیدروگراف بارندگی با دیگر روش¬ها قابل مقایسه می¬باشد. همچنین این روش در تعیین مقدار حداکثر بارش پانزده دقیقه¬ای بسیار بهتر از روش¬های دیگر عمل می¬کند. بر پایۀ این نتایج استفاده از شبکه¬های عصبی به عنوان روشی مناسب برای تجزیۀ زمانی بارندگی ساعتی به بارش¬های پانزده دقیقه-ای پیشنهاد می¬شود.

بازار برق به عنوان یک سیستم اقتصادی که با انسان و رفتارهای غیرخطی او دست به گریبان است و همچنین با توجه به دینامیک، قیود فیزیکی و پیچیدگی های سیستم قدرت، همواره مورد توجه محققان بوده است. برای حل مسائل پیچیده استفاده از سیستم های هوشمند که قابلیت ترکیب روش های یادگیری و دانش های مختلف از منابع متفاوت را دارند ضروری است. از جمله سیستم های هوشمند می توان به شبکه های عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم تکاملی، مکانیزم یادگیری تقویتی و همچنین سیستم های شناساگر یادگیرنده اشاره نمود. در این پژوهش به مسئله قیمت دهی شرکت های فروشنده انرژی الکتریکی در بازار برق با استفاده از روش های شبیه سازی مبتنی بر عامل پرداخته می شود. در این شبیه سازی یک بخش مهم انتخاب مدل مناسب برای یاد گیری عامل در محیط بازار می باشد. در این راستا از بین روش های یادگیری معمول، روش سیستم های شناساگر یادگیرنده انتخاب و در شبیه سازی بازار برق از آن استفاده شده است. برای داشتن یک بستر مناسب نرم افزاری برای شبیه سازی بازار برق، نرم افزاری تحت عنوان umpms طراحی و الگوریتم های مختلف یادگیری از جمله q-learning و xcs در آن تعبیه گشته است. همچنین در این پژوهش مقایسه ای میان دو روش مذکور انجام شده است. نتایج این مقایسه نشان می دهد که برای شبیه سازیهای ساده که تعداد حالت های محیط اندک و تغییرات محیطی وجود ندارد، الگوریتم q-learning عملکرد بهتری نسبت به xcs دارد. لذا با توجه به پیچیدگی xcs پیشنهاد شده است که در اینگونه شبیه سازی ها از همان روش های یادگیری تقویتی مانند q-learning استفاده شود. با اینحال در محیط هایی که تغییرات محیطی زیاد و یا تعداد حالات محیط بیشتر باشد، الگوریتم xcs دارای عملکرد بهتری می باشد. این موضوع در اضافه کردن تعداد حالات محیط بسیار مشهودتر است. زیرا در روش xcs تا هر حد دلخواه می توان به تعداد حالت های ممکن محیط افزود.

تجربه مدیریت سمت تقاضا در طول سه دهه گذشته همواره در مسیری تکاملی بوده است. استفاده از تجربیات حاصل از بکارگیری روش های مدیریت مصرف در کشورهای مختلف جهان و نیازهای ناشی از تحولات و تغییر ساختار صنعت برق از عوامل اصلی توجه به این موضوع می باشند. در کشور ما به دلایل متعددی الگوی مصرف در شرایط مطلوبی قرار ندارد و توجه به برنامه های مدیریت مصرف در همه بخش ها و به ویژه بخش صنعت احساس می شود. مصرف کنندگان صنعتی تاکنون به دلیل پایین بودن نرخ برق توجه کافی به برنامه های مدیریت مصرف برق نداشته اند. در این پایان نامه مسئله مدیریت مصرف انرژی الکتریکی یک مصرف کننده صنعتی در محیط های متفاوت اقتصادی جهت تامین برق مورد مطالعه قرار می گیرد. ابتدا به تحلیل مسئله مدیریت مصرف یک واحد صنعتی که برق مورد نیاز خود را براساس تعرفه های قراردادی از شرکت برق تامین می نماید، پرداخته می شود. واحد سه کارخانه سیمان مشهد به عنوان سیستم مورد مطالعه در این تحقیق انتخاب شده است. مدل سازی و فرمول بندی مسئله برنامه ریزی مدیریت مصرف در شرایط مختلف تامین برق برای این واحد صنعتی انجام گرفته است. بررسی و تحلیل نتایج در سناریوهای مختلف تولید و حساسیت نتایج به تغییر برخی از پارامترها از دیگر اقدامات انجام شده در این مطالعه می باشد. سپس جهت همکاری مصرف کننده با شرکت برق در طول دوره های پیک مصرف سالانه به منظور کاهش بار مصرفی، روشی جهت ارائه پیشنهاد بار قابل قطع در زمان پیک بار مصرفی روزانه ارائه می گردد. در این روش مصرف کننده مورد نظر مشابه با شرکت یک نیروگاه در بازار برق می تواند پیشنهاد خود را به بازار ارائه نماید. هزینه این نیروگاه مجازی براساس هزینه هایی که به دلیل دور شدن از وضعیت بهینه در الگوی مصرف به مصرف کننده تحمیل می شود قابل تعریف می باشد. در پایان نیز به بررسی مسئله مدیریت مصرف یک مصرف کننده صنعتی که برق مورد نیاز خود را مستقیماً از طریق بازار برق روزانه تامین می کند، پرداخته می شود. این مصرف کننده قادر است پس از پیش بینی قیمت برق برای دوره کوتاه مدت برنامه ریزی، برنامه تولید خود را جهت کمینه کردن هزینه تامین برق تنظیم نماید.

در این رساله مفهوم جدیدی تحت عنوان هماهنگی بهینه مقاوم در مساله هماهنگی رله های اضافه جریان ارایه گردیده است. هدف از این فرمولبندی جدید، رسیدن به پاسخی است که در مقابل عدم قطعیت ها مقاوم بوده و عدم هماهنگی در عملکرد رله ها رخ ندهد. برای این منظور مجموعه قیود متناظر با عدم قطعیتها در فرمولبندی جدید مساله هماهنگی مدلسازی گردیده است. افزایش ابعاد مساله در شبکه های واقعی و بزرگ باعث افزایش تعداد متغیرهای تصمیم گیری و نهایتاً گستردگی فضای جستجو می گردد. از طرفی دیگر مدلسازی عدم قطعیت های ساختاری و پارامتری شبکه در مساله هماهنگی مقاوم رله های اضافه جریان باعث افزایش قابل توجه تعداد قیود هماهنگی گردیده و فضای قابل قبول مساله بهینه سازی کاهش می یابد. بنابراین افزایش فضای جستجو از یک طرف و کاهش فضای پاسخ قابل قبول از طرف دیگر باعث می گردد، مساله هماهنگی به یک مساله بهینه سازی پیچیده تبدیل گردیده و در بسیاری از موارد یافتن حتی یک پاسخ قابل قبول برای مساله هماهنگی به کمک روشهای معمول امکان پذیر نباشد. به منظور کاهش فضای جستجوی یک روش ترکیبی الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی خطی، پیشنهاد گردیده است. در این روش فضای جستجو به طور قابل توجهی کاهش یافته و احتمال یافتن پاسخ قابل قبول در تکرارهای اولیه افزایش یافته است. علاوه بر این بخش عمده ای از قیود هماهنگی که به دلیل مدلسازی عدم قطعیت در مساله هماهنگی ایجاد گردیده اند غیر فعال بوده و لذا قبل از حل مساله هماهنگی قابل حذف هستند. در این راستا به منظور تشخیص قیود غیر فعال شاخص جدیدی پیشنهاد گردیده است. همچنین یک راهکار جدید بازه ای به منظور مدلسازی و حل مساله هماهنگی با در نظر گرفتن عدم قطعیت های ساختاری شبکه ارائه شده است. به منظور حل مساله هماهنگی با در نظر گرفتن عدم قطعیتهای پارامتری نیز سه راهکار شامل محاسبات بازه ای، ترکیب روش مونت کارلو و بازه ای و همچنین ترکیب روش مونت کارلو و روش کاهش قیود پیشنهاد گردیده است. به منظور ارزیابی روشهای پیشنهادی، مساله هماهنگی بهینه و مقاوم رله های اضافه جریان به چهار شبکه 8 شینه، 14 شینه ieee، 30 شینه ieee و شبکه واقعی 63 کیلوولت خراسان اعمال گردیده و توانایی فرمولبندی جدید و روشهای حل پیشنهادی در مواجهه با عدم قطعیتهای ساختاری و پارامتری شبکه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

اقتصاد جهانی به دلیل استفاده عظیم از نفت به عنوان مهم ترین منبع انرژی، تا حدود زیادی به این ماده تجدیدناپذیر وابسته می باشد. به علاوه، پیش بینی قیمت نفت، به علت تأثیر آن بر انتخاب دیگر منابع اساسی انرژی از قبیل گاز طبیعی، انرژی هسته ای، منابع تجدیدپذیر و ... همواره مورد توجه محققین و اقتصاددانان بوده است. تا کنون مطالعات بسیاری به منظور توسعه مدل های توضیح دهنده تغییرات قیمت نفت و ارائه پیش بینی های دقیق تر آن انجام شده است. این مدل ها را به طور کلی می توان در دو دسته مدل های کلاسیک و اکتشافی مدرن جای داد. در این تحقیق تلاش شده است تا کاربرد مدل حاصل از یکی از شاخه های روش برنامه ریزی ژنتیک به عنوان یکی از روش های اکتشافی به نام روش برنامه ریزی چندعبارتی (mep)، در زمینه پیش بینی کوتاه مدت قیمت نفت خام ایران بررسی و عملکرد آن در مقایسه با مدل کلاسیک خودتوضیح انباشته میانگین متحرک (arima) مورد ارزیابی قرار گیرد. داده های مورد استفاده در تحقیق، قیمت های هفتگی نفت خام سبک ایران در بازه زمانی ابتدای سال 2003 تا هفته انتهایی می سال 2010 بوده که 365 داده اول (مجموعه آموزش) برای برآورد مدل ها و بقیه داده ها (مجموعه آزمون) جهت آزمودن مدل ها به کار گرفته شده اند. مقایسه دقت پیش بینی مدل های مذکور در دو حالت ایستا و پویا، از طریق معیارهای خطا، نشان از عملکرد بهتر روش برنامه ریزی چندعبارتی دارد، اما مقایسه آماری پیش بینی مدل ها با استفاده از آزمون های آماری تنها در حالت پویا بیانگر تفاوت معنی دار بین دقت آن ها می باشد.

در این پایان نامه، تأثیر تغییرات ساختاری سیستم قدرت بر پتانسیل قدرت بازار در دو دوره کوتاه مدت و میان مدت مورد بررسی و تجزیه تحلیل قرار گرفته است. با لحاظ کردن تغییرات توپولوژی شبکه انتقال ، کاهش یا افزایش واحدها و مالکین واحدهای تولیدی ، رقابت-پذیری بازار برق مورد بررسی قرار گیرد. به عبارت دیگر در این تحقیق به این مسأله پرداخته می شود که چگونه ساختار سیستم قدرت و سیاست هایی مانند پراکنده سازی و جداسازی شرکت های تولیدی بر شاخص های ارزیابی کننده رقابتی بودن سیستم تأثیر می گذارند. یکی از روش های به کار گرفته شده در زمینه تحلیل تأثیرگذاری تغییرات ساختاری بر پتانسیل قدرت بازار ، تحلیل تمرکز بازار است. به عبارت دیگر با اندازه گیری میزان بازه تغییرات تمرکز موجود در بازار می توان پتانسیل قدرت بازار و میزان رقابت پذیری را سنجید. برای تحلیل دقیق تر قدرت بازار لازم است تا تغییرات ساختاری سیستم قدرت را پیش از بهره برداری بازار مورد بررسی قرار داد. در این راستا مسأله مرزهای تمرکز اخیرا مطرح شده است تا با در نظر گرفتن قیود بهره برداری سیستم ، میزان تمرکز بازار را مورد بررسی قرار دهد. از آنجا که این روش مستقل از نحوه عملکرد رقبا در به کارگیری استراتژی های قیمت دهی عمل می کند و تنها بر اساس میزان ظرفیت تولیدی واحدها و قیود شبکه انتقال عمل می کند، در این پایان نامه با تعمیم مسأله مرزهای تمرکز و در نظر گرفتن مدلی برای رفتار استراتژیک تولیدکنندگان ، تخمین دقیق تری از بازه تغییرات تمرکز بازار حاصل شده است. نتایج این پایان نامه نشان می دهد که سیاست پراکنده سازی موجب می شود عدم قطعیت موجود در شاخص hhi کاسته شود و بازار به سمت حالت رقابتی پیش رود. همچنین شاخص hhi با توجه به عدم قطعیت موجود در قیمت های پیشنهادی تولیدکنندگان به صورت یک متغیر تصادفی بیان می شود. به این ترتیب اطلاعات کامل تری از وضعیت ساختاری بازار و تمرکز آن حاصل می شود. با استفاده از روش بهینه-سازی الگوریتم ژنتیک ، چیدمان بهینه ای برای مالکان واحدهای تولیدی محاسبه شد تا حداقل میزان تمرکز در بازار بدست آید. تأثیر تغییر توپولوژی شبکه انتقال نظیر اضافه کردن خط انتقال و افزایش ظرفیت نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

مسأله قدرت بازار از دیرباز در اقتصاد به عنوان یک چالش مطرح بوده و با توجه به خصوصیات ویژه بازار برق بیش از پیش مورد توجه محققان و مدیران صنعت برق قرار گرفته است. در این رساله، عملکرد بازار پول در افق زمانی کوتاه مدت از دیدگاه نهاد قانون گذار با تأکید بر مسأله قدرت بازار مورد مطالعه قرار می گیرد. روش های پیشنهادی جهت تحلیل قدرت بازار در دو محور اصلی ارائه گردیده است. در محور اول، هدف دستیابی به اطلاعات واقع بینانه از میزان به کارگیری قدرت بازار در چارچوب طرح های بازار برق پیش از پیاده سازی این طرح ها می باشد. در این راستا، مسأله مرز تمرکز جهت تعیین بازه ای برای تغییرات شاخص تمرکز بازار معرفی و فرمول بندی شده است. سیاست های جداسازی سرمایه های تولید به عنوان یکی از کاربردی ترین روش های کاهش قدرت بازار در بازارهای تازه راه اندازی شده به کمک این روش ارزیابی گردیده است. مقایسه این نتایج با نتایج به دست آمده از شبیه ساز عامل محور مرسوم، کارایی روش تحلیل تمرکز در شناسایی پتانسیل های قدرت بازار را آشکار می سازد. در این رساله، روش یادگیری q-learning فازی جهت مدل سازی رفتار استراتژیک تولیدکنندگان در به کارگیری قدرت بازار ارائه گردیده است. بر این اساس، شبیه ساز عامل محور با توانایی بیشتری جهت دستیابی به پاسخ واقع بینانه از رفتار بازار برق طراحی شده و با عملکرد شبیه ساز عامل محور مرسوم مقایسه گردیده است. در محور دوم تحقیق، هدف سنجش قدرت بازار به کارگرفته شده توسط تولیدکنندگان با توجه به ویژگی های چندگانه قدرت بازار است. در این راستا، تخمین گر فازی جهت سنجش قدرت بازار به کارگرفته شده توسط تولیدکنندگان معرفی و طراحی شده است. عملکرد تخمین گر فازی با برخی شاخص های کاربردی مرسوم مقایسه شده است.

مسئله برنامه ریزی توسعه ی تولید نقش مهمی را در فعالیت های برنامه ریزی سیستم های قدرت ایفا می کند. در سال های اخیر با توسعه ی تجدید ساختار در صنعت برق، این مسئله ابعاد جدیدی یافته است که بر پیچیدگی های آن می افزاید. این مسئله در محیط جدید چالش های متفاوتی را در خصوص تأمین اهداف راهبردی بازار برق و همچنین دستیابی به حداکثر سود در طول دوره برنامه ریزی پیش روی مدیران بازار و تولیدکننده های مستقل قرار داده است. تجربیات بدست آمده در برخی بازارهای برق نشان می دهد که تکیه کامل به مکانیزم های بازار بدون نظارت یک نهاد مدیریت مرکزی ممکن است منجر به نتایج مخاطره آمیزی در حوزه ی سرمایه گذاری در سیستم قدرت گردد. این رساله به بررسی مسئله تصمیم گیری در خصوص سرمایه گذاری های چند مرحله ای در حوزه ی ظرفیت تولید در سیستم های قدرت تجدید ساختار شده می پردازد. در این رساله مدلی تحلیلی برای مطالعه مسئله از دیدگاه یک نهاد مدیریت مرکزی ارائه شده است. هدف از این تحقیق ایجاد یک تعادل دینامیکی بین عرضه و تقاضای انرژی از طریق تنظیم برنامه ریزی در طول دوره ی مطالعه است بگونه ای که سود مورد نظر کلیه تولیدکننده های جدید تأمین شده و نیز اهداف راهبردی بلند مدت بازار برق نیز رعایت گردد. برای دستیابی به این اهداف، در این رساله عدم قطعیت های بار و ظرفیت تولید توسط دو فرایند تصادفی مدل سازی گردیده است؛ همچنین با استفاده از یک مدل ساده و کارآ برای قیمت بازار، پویایی قیمت بازار و همچنین ارتباط متقابل آن با نتایج برنامه ریزی توسعه در نظر گرفته شده است. مدل تحلیلی ارائه شده در این رساله می تواند توسط نهاد تنظیم بازار به منظور دستیابی به برخی رهنمودها برای تنظیم و یا اتخاذ سیاست های مناسب برای اصلاح برنامه ریزی دراز مدت توسعه ی تولید در بازار برق مورد استفاده قرار گیرد.

امروزه به دلیل افزایش اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی بشر و نقشی که صنعت برق در اقتصاد و امنیت ملی عهده دار است، مطالعات قابلیت اطمینان و امنیت سیستم نسبت به گذشته مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. در بسیاری از کشورهای جهان در چند دهه اخیر، فرآیند تجدید ساختار، صنعت برق را دچار تحولات اساسی نموده است. بدیهی است کلیه مبادلات اقتصادی در فضای بازار برق تنها بر پایه یک زیر ساخت ایمن از رفتار شبکه قابل انجام می باشد. همچنین، وجود خاموشی های گسترده در چند سال اخیر و بهره برداری از شبکه های انتقال در نزدیکی ظرفیت حداکثر خطوط در برخی از سیستم ها، مسئله امنیت سیستم از جنبه های گوناگون مانند ارزیابی سریع و پایش مستمر امنیت از اهمیت مضاعفی برخوردار گشته است. ارزیابی امنیت سیستم های قدرت در زمان واقعی بدلیل حجم محاسباتی بسیار بالا همواره چالش برانگیز بوده است. این پایان نامه به کمک شبکه عصبی تابع پایه شعاعی و شبکه موجک عصبی با هدف بهبود سرعت و دقت بالا به ارزیابی امنیت استاتیکی سیستم قدرت می پردازد. چارچوب بکارگرفته شده توسط شبکه عصبی پیشنهادی شامل سه مرحله: تعلیم شبکه به صورت زمان غیرواقعی، بهنگام کردن دوره ای داده ها و بکارگیری آن در زمان واقعی می باشد. هدف از این تحقیق، تحلیل تمامی حوادث n-1 ممکن بر روی امنیت سیستم قدرت می باشد. بدین منظور، برای محاسبه شدت تاثیر هر حادثه از دو شاخص عملکرد ولتاژ و توان انتقالی استفاده شده است. در ارزیابی امنیت استاتیکی یک سیستم، اندازه گیری یا تخمین متغیرهای متناظر با تحلیل حالت دائمی سیستم مانند اندازه و فاز ولتاژ باس ها، توان انتقالی اکتیو و راکتیو و سایر متغیرهای سیستم قدرت ضروری می باشد. این متغیرها، که می توان از آن ها بعنوان ویژگی برای ورودی شبکه هوشمند یاد کرد، می توانند با افزایش ابعاد شبکه قدرت و تحلیل واقعی آن عملا موجب ناکارآمدی در ارزیابی سریع و هوشمند سیستم قدرت گردد. بدین منظور، بر مبنای تحلیل مولفه های اصلی کرنل به متغیرهایی از سیستم قدرت که دارای تاثیر بیشتری در تعیین نمودن ایمنی و یا ناایمنی شبکه قدرت می باشند، ضرایب وزنی بیشتری داده می شود. طرح پیشنهادی این امکان را برای اپراتور سیستم قدرت فراهم می آورد تا با گرفتن تصمیمات زمان واقعی بتواند اقدام کنترلی مناسب را به ازای وقوع هر حادثه بکارگیرد. عملکرد روش پیشنهادی از نظر بار محاسباتی، دقت و استحکام آن نسبت به تغییرات وضعیت بهره برداری متفاوت مورد ارزیابی قرار می گیرد. بدین منظور، با استفاده ازشبکه های قدرت 14، 30 و 118 باس ieee، عملکرد شبکه هوشمند پیشنهادی در مقایسه با شبکه های عصبی مرسوم دیگر مورد مقایسه قرار می گیرد.

در دهه های اخیر، رویکرد خصوصی‏سازی در صنایع مختلف از جمله صنعت برق در اغلب کشورهای جهان به دلایل متعددی مورد توجه قرار گرفته است. در چنین شرایطی، جذب سرمایه‏گذاران بخش‏خصوصی به مشارکت در تولید برق یکی از استراتژی‏های مهم در کشورها می‏باشد. در نتیجه این نیاز احساس می‏شود، که بایستی ابزار لازم جهت بررسی شرایط سرمایه‏گذاری در اختیار سرمایه‏داران قرار داده شود تا بتوانند با شناخت فضای سرمایه‏گذاری در این زمینه انگیزه لازم جهت حضور در بازار را پیدا کنند. در این پایان‏نامه، ابتدا ارزیابی اقتصادی سرمایه‏گذاری بخش‏خصوصی در نیروگاه‏ها، از دیدگاه نهاد سیاست‏گذار همانند نهاد تنظیم بازار مورد بررسی قرار گرفته است. در روش پیشنهادی به منظور محاسبه درآمد سالانه نیروگاه جدید، عدم‏قطعیت در قیمت پیشنهادی تولیدکننده‏ها با توجه به میزان ریسک‏پذیری آن‏ها مدل‏سازی شده است. در نهایت بعد از تعیین درآمد و سود سالانه نیروگاه جدید، ارزیابی ریسک به منظور بررسی سطح اطمینان از سرمایه‏گذاری در نیروگاه‏های مختلف ارائه شده است. نهاد سیاست‏گذار می‏تواند با استفاده از روش ارائه شده و اتخاذ سیاست‏های مناسب، انگیزه لازم را جهت حضور و مشارکت بخش‏خصوصی در بازار ایجاد نماید. اما از دیدگاه بخش‏خصوصی، سرمایه‏گذار به اطلاعات قیمت‏دهی سایر واحدها دسترسی نداشته و تنها می‏تواند براساس اطلاعات خود و قیمت تسویه بازار به تصمیم‏گیری بپردازد. در این حالت، روش جدیدی به منظور محاسبه درآمد سالانه نیروگاه جدید و همچنین تعیین بازه تغییرات ضریب بهره‏برداری با استفاده از کمترین اطلاعات ممکن (داده های مربوط به قیمت بسته شدن بازار و بار سیستم) ارائه شده است تا سرمایه‏گذار بتواند میزان درآمد و همچنین ضریب بهره‏برداری نیروگاه جدید را جهت استفاده در تحلیل های اقتصادی محاسبه نماید. در روش پیشنهادی، تأثیر نیروگاه‏های موجود در سیستم و نرخ خروج اضطراری این نیروگاه‏ها بر درآمد و ضریب بهره‏برداری نیروگاه جدید به خوبی قابل مشاهده است. به جزء تحلیل وضعیت بازار، تأثیر عدم‏قطعیت در هزینه‏های سرمایه‏گذاری، نرخ بهره، هزینه و درآمدهای سالانه بررسی شده است. همچنین تأثیر تغییرات منحنی تداوم بار و عدم‏قطعیت در بار بر ارزیابی سرمایه‏گذاری در تکنولوژی‏های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است.

اختلال در سرویس دهی یک شبکه شریان حیاتی، ممکن است باعث تشدید خسارت های بعدی مثل آتش سوزی ها، قطع ارتباطات و انفجارهای دیگر یا گسترش بیماری های واگیردار شود. شریان های حیاتی، سه ویژگی مهم شامل گستردگی زیاد، وابستگی عملکرد آن ها به یکدیگر و تشدید آسیب دیدگی به علت اثر متقابل آن ها با سازه های دیگر را دارا هستند. پیامدهای ناشی از صدمه دیدن این نوع سازه ها به پنج دسته اصلی تقسیم می شوند: 1. قطع خدمات و وقفه در فعالیتهای انسانی و اختلال در چرخه زندگی 2. خسارت های مالی مستقیم 3. تشدید خطرهای بعدی مثل آتش سوزی ها و شیوع بیماری-ها و تهدید ایمنی جوامع بشری در سطح کلان در هر شبکه لوله های مدفون به دلیل کاربردهای گوناگونی چون تامین آب آشامیدنی، دفع فاضلاب، انتقال مواد سوختنی مثل نفت و گاز، عبور دادن خطوط انتقال برق و تلفن و نیز کاربردشان در زمینه حمل و نقل مثل تونل و مترو، باعث شده که آن ها بخش با اهمیتی از سازه های شبکه ای را تشکیل دهند. خطوط لوله مدفون نقش به سزایی در ارائه خدمات و چرخه اقتصادی کشور ایفا می کند. درصد زیادی از خطوط لوله مدفون به منظور انتقال آب برای مصارف عمومی، کشاورزی و صنعتی اختصاص دارد. با توجه به این که کشور ایران سرزمینی لرزه خیز است و احتمال وقوع زلزله های با قدرت زیاد در آن بالاست، برای کاهش خسارت های جانی و مالی به یک برنامه-ریزی صحیح و جامع نیاز است. دراین راستا شناخت رفتار و عملکرد سازه ها و یا سیستم های مختلف و سپس ارائه طرح های مناسب برای مقاوم کردن آن ها الزامی است. بی شک خطوط لوله های مدفون به علت اهمیت و ویژگی های خاصی که نسبت به سایر سازه ها دارند، به توجه ویژه ای نیاز دارند. با توجه به اهمیت لوله های مدفون آب توجه پژوهشگران به طرح لرزه ای این لوله ها جلب شد. نتیجه این تحقیقات انجام آزمایش های مختلف و ارائه مدل های گوناگون برای شناخت رفتار این لوله ها و نیز معرفی روش های تحلیلی مختلف در طی چند دهه تحقیقات بوده است. به دلیل وارد شدن پارامترهای مربوط به خصوصیات خاک، خصوصیات خط لوله و مشخصات زلزله طرح، تعداد پارامترها زیاد بوده و لذا روش های تحلیلی ارائه شده مشکل و وقت گیر می باشند. بدین سبب مهندسین طراح رغبت چندانی به تحلیل و طراحی لرزه ای لوله های مدفون از خود نشان نمی دادند. برای گریز از این مشکل با بکارگیری فرضیات ساده شده و حذف پارامترهای کم ارزش و نیز استفاده از مدلهای آزمایشی، روشهای ساده تری ارائه گردیده است. بعضی از کشورها با بررسی روشهای تحلیلی و اصلاح آن ها اقدام به تهیه آئین نامه طرح لرزه ای لوله های مدفون نموده اند. 1-2 هدف و ضرورت تحقیق شهر بزرگی مانند مشهد که در توسعه مداوم اما بدون تجربه یک زلزله قوی گام برمی دارد کاملا آسیب پذیر بوده و لذا ضروری است که تدابیر لازم جهت مقابله با زلزله در آن برای هر یک از شریان های حیاتی اتخاذ گردد. لازم است که خطوط لوله های مدفون به گونه ای طراحی شوند که اولا خدمات و امدادرسانی بعد از زلزله دچار وقفه نشود، ثانیا خسارت-های وارد به شبکه در حد قابل قبول باشد. به دلیل وارد شدن پارامترهای گوناگون مربوط به خاک، خط لوله و زلزله، نیاز به انجام محاسبات با حجم اطلاعات پایه ای مورد نیاز نسبتا زیاد بوده و شاید در مواردی امکان تهیه آن در مراحل اولیه مطالعات میسر نباشد. طولانی بودن راه حل و نیاز به اطلاعات زیاد، یک عیب اساسی برای روش های تحلیلی به شمار می رود که باعث غیر عملی بودن آن روش می گردد. برای گریز از این مشکل لازم است که با انجام مطالعات بیشتر تعدادی از پارامتر ها که تاثیر قابل ملاحظه ای در مقادیر مورد برآورد ندارند حذف نموده و روشی با اطلاعات پایه ای کمتر و طبیعتا ساده تر ارائه کرد. روشن است که روش پیشنهادی باید حداقل دو ویژگی را دارا باشد: 1- از جنبه ایمنی قابل اطمینان باشد. 2- از نظر اقتصادی توجیه پذیر باشد]1[. برای ایمن ساختن لوله ها ابتدا باید بارهای وارد بر خطوط لوله و منشا آسیب پذیری آن ها مشخص گردد. سپس با استفاده از تجربه خرابی لوله و انجام آزمایش ها و مطالعات مربوطه دیگر، رفتار سازه ای آن ها مورد شناسایی قرار گیرد. با درک بهتر از رفتار خطوط لوله می توان پارامترهای موثر در مقاوم سازی لوله ها را در برابر خطرهای محتمل بررسی کرده و در نهایت اقدام به معرفی روش های مقاوم سازی نمود]2[. هدف از انجام این پایان نامه ارزیابی میزان عملکرد ضد لرزه ای سیستم آبرسانی شهر مشهد و اتخاذ راهکارهایی به منظور پیشگیری از بحران می باشد. در این پژوهش سعی شده است که با استفاده از پارامترهای موثر بر آسیب (از جمله قطر لوله، جنس لوله، عمق دفن، شدت زلزله و غیره) به عنوان ورودی شبکه عصبی، با دقت قابل قبولی مقدار آسیب لوله های مدفون به عنوان خروجی شبکه پیش بینی شود. 1-3 ساختار پایان نامه فصول هفت گانه این پایان نامه به طور عمده به مباحث زیر اختصاص دارند: در فصل اول به طور خلاصه و بنیادی در مورد تفکر و ساختار این پایان نامه و اهمیت و ضرورت تحقیق روی این موضوع پرداخته شده است. در فصل دوم مشخصات انواع لوله-های مدفون، بارهای وارد بر آن ها و رفتار لوله ها در برابر اثرات ناشی از زلزله و مودهای خرابی لوله ها ارائه شده است. در ادامه در فصل سوم به طور خلاصه به بررسی مطالعات گذشته درمورد تخمین آسیب پذیری و خرابی لوله های مدفون پرداخته می شود. در فصل بعدی شبکه عصبی مصنوعی توضیح داده می شود. در فصل پنجم روش گردآوری اطلاعات و پردازش آن ها به طور مفصل شرح داده شده است. با در دسترس داشتن مشخصات لوله های مدفون شهر مشهد، نوع خاک و عمق دفن و ... متناظر با هر لوله، ضرائب تاثیر هر یک از این پارامترها بر لوله های مدفون به دست آورده شده است. هم چنین مدل بهینه شبکه عصبی مصنوعی پیشنهاد شده است. در نهایت با دریافت اطلاعات ورودی و زلزله طرح مورد نظر احتمال آسیب لوله یا یک شبکه به عنوان خروجی ارائه می شود. در نهایت در فصل آخر نتایج تحقیق و پیشنهادات برای تحقیقات بعدی ذکر شده اند.

یکی از ابزارهای متدوال برای مدل سازی رفتار بنگاه های اقتصادی در مواجهه با تغییرات ریسک بازار، توابع مطلوبیت می باشد. ویژگی های بازار برق، محیط اقتصادی دینامیک پیچیده ای را پدید آورده است که یادگیری عامل ها در این محیط از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به منظور تطبیق الگوریتم ql با تغییرات بازار، به عنوان ایده اصلی، استفاده از مطلوبیت سود به جای سود به عنوان پسخور پاداش پیشنهاد شده است. به منظور پیاده سازی این تطبیق، پس از بررسی تأثیر تغییرات نقطه کار بازار بر استراتژی های عامل تصمیم گیرنده، با توجه به نقش قدرت بازار در تصمیم گیری عامل ها و تأثیر منحنی مطلوبیت در عملکرد الگوریتم ql، پارامترهای منحنی مطلوبیت بر حسب قدرت بازار ساختاری عامل تصمیم گیرنده محاسبه شده است. به این ترتیب، یک روش ql مبتنی بر مطلوبیت به منظور شبیه سازی رفتار استراتژیک فروشندگان توان در بازار برق محاسباتی توسعه داده شده است. ابتدا مسئله به صورت یک بازی تک نفره مدل می شود. در این مدل از یک توزیع نرمال برای قیمت تسویه بازار استفاده شده و با تغییر میانگین و واریانس این توزیع، تغییرات تأثیر تغییرات نقطه کار بازار بررسی می شود. سپس تأثیر منحنی مطلوبیت بر عملکرد الگوریتم ql در یک شبکه انتقال ساده بررسی شده و به عنوان یکی از مهمترین دستاوردهای این پایان نامه، اهمیت شیب منحنی های مطلوبیت در محیط های دینامیکی همچون بازار برق نشان داده می شود. بر اساس این دستاورد، الگوریتم پیشنهادی برای کنترل رفتار الگوریتم ql با استفاده از تابع مطلوبیت طراحی می شود. الگوریتم پیشنهادی برای یک فروشنده توان در یک سیستم قدرت چند ناحیه ای استفاده شده و نتایج نشان می دهد که از نظر سودآوری و توانایی تطبیق با تغییرات بازار بهتر از ql معمولی عمل کرده و با به کارگیری اطلاعاتی که فروشنده توان از محیط خود دارد، قدرت بازار را به صورت واقعی تر اعمال کرده است.

پس از بحران های نفتی در دهه هفتاد میلادی و افزایش بی سابقه قیمت نفت، گاز طبیعی به یکی از منابع اولیه استراتژیک جهان تبدیل شده است. به دلیل اینکه گاز طبیعی طی دو دهه اخیر به عنوان یکی از مناسب ترین سوخت های فسیلی از جنبه های مختلف بوده است، سریع ترین نرخ رشد مصرف را در میان سایر حامل‏های انرژی برخوردار است. از طرفی با توجه به رشد روزافزون احداث نیروگاه های حرارتی جهت تأمین تقاضای برق همراه با توجه به افزایش سطح تقاضا، گاز طبیعی به عنوان انتخابی جذاب برای سوخت مصرفی این نیروگاه ها می باشد چرا که کارآیی آن نسبت به سایر سوخت های فسیلی بالاتر بوده و آلودگی کمتری ایجاد می‏کند. بنابراین در این شرایط، صنعت برق به عنوان یک صنعت زیربنایی در فرآیند توسعه اقتصادی و ایجاد زیرساخت های توسعه در ابعاد مختلف زندگی بشری، وابستگی بیشتری به صنعت گاز را احساس می کند. این وابستگی و ارتباط متقابل بین دو صنعت برق و گاز می تواند نقشی ارزنده و اساسی در اقتصاد ملی داشته باشد و بسترهای لازم برای پویایی و رشد در هر دو صنعت را فراهم سازد. موضوع اصلی که در این پایان نامه به آن پرداخته شده است، انتخاب مکان مناسب برای احداث نیروگاه های حرارتی گازسوز با لحاظ اثرات بخش گاز به ویژه هزینه های انتقال مربوط به آن می باشد. با توجه به ماهیت و ساختار شبکه های برق و گاز و تلفات ایجاد شده در این شبکه ها به سبب موقعیت مکانی هر نیروگاه، هدف این است که انتخاب مکان نیروگاه چنان انجام شود تا کمترین هزینه بر دو سیستم برق و گاز به طور مشترک تحمیل گردد. در ادامه یک شاخص جدید پیشنهاد شده است که در شرایط موجود از بین باس های کاندید شده برای احداث نیروگاه جدید، بهترین باس را انتخاب می کند. سپس مسئله برنامه ریزی توسعه یکپارچه و همزمان دو سیستم برق و گاز طبیعی به منظور تعیین زمان احداث پروژه هایی در دو سیستم برق و گاز، برای دستیابی به حداقل هزینه ‏ها در این دو سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات این پایان نامه علاوه بر اینکه بر روی یک سیستم مطالعاتی نمونه مورد ارزیابی قرار گرفته است، بر روی شبکه واقعی برق و گاز استانهای خراسان هم انجام شده است و نتایج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند.

با رشد جمعیت و تغییرات آب و هوایی که روی منابع آب اثر می گذارند، سیستم های انتقال آب و مخصوصا کانال های آبیاری موجود بایستی به منظور بهینه سازی استفاده از این منبع گرانبها، به شکل امروزی و مدرن درآیند. مدیریت این سیستم ها نیازمند مدل های دقیقی نیز برای توصیف هیدرولیک جریان می باشد. مدل سنت-ونانت یکی از مدل های مرسوم در شبیه سازی رفتار هیدرولیکی جریان در مجاری روباز مورد استفاده گسترده ای در بین محققین و مهندسین قرار گرفته است. با توجه به شکل پیچیده و غیرخطی این معادلات مدل های ساده شده سنت-ونانت در مطالعات کاربرد وسیع تری داشته اند که مدل خطی برای مدلسازی درحوزه فرکانس و زمان مناسب و از دقت بالایی برخوردار است. در این بین شبیه سازی در حوزه زمان و فرکانس همیشه مورد توجه بوده تا به شناخت دقیق تر رفتار سیستم ها و پیش بینی وضعیت عملکرد آن ها منجر شود. اساسا حوزه فرکانس به دلیل وجود ابزاری مناسب در این حوزه در زمینه ارزیابی پایداری، میرایی و اندرکنش امواج بسیار مناسب تر از حوزه زمان بکار می آید و حوزه زمان تنها نحوه تغییرات پارامترها را در گستره رمان نشان می دهد که شاید تفسیر آن در این حوزه براحتی صورت نپذیرد. تبدیل لاپلاس در رابطه با معادلات خطی شرایطی را فراهم می آورد تا پاسخ تحلیلی این معادلات در حوزه فرکانس بدست آید و از طریق تبدیل لاپلاس معکوس این پاسخ تحلیلی می تواند در نهایت بصورت تحلیلی یا عددی در حوزه زمان مهیا گردد. شکل پیچیده معادلات باعث گردیده که پاسخ تحلیلی از این طریق تنها برای شرایط ساده هیدرولیکی و حذف برخی ترم های غیرخطی در معادلات اصلی ممکن باشد. هدف این پایان نامه ارزیابی بهتر رفتار این معادلات خطی در حوزه فرکانس و خطی سازی پاسخ تحلیلی این معادلات در حوزه فرکانس به کمک بسط تیلور می باشد. استفاده از این تقریب ها رفتار پایداری و میرایی جریان را به خوبی توابع دقیق نشان می دهند. به علاوه رویکردی عددی معرفی و استفاده می گردد، بطوری که قابلیت کاربرد برای معادلات پیچیده را داشته باشد و در عین حال دقت، همگرایی و بازدهی محاسباتی را به بهترین نحو ارضا نماید. در بین روش های موجود، روش de hoog روشی بسیار دقیق در حل معادلات خطی سنت-ونانت است و بازدهی محاسباتی آن از روش های عددی مرسومی مانند پریزمن نیز بالاتر است.

زمان بندی تعمیرات واحدهای نیروگاهی در سیستم قدرت یکی از مسائل برنامه ریزی میان مدت می باشد که با بروز تجدیدساختار، تحولاتی را تجربه کرده است. عمده ترین تأثیری که فرآیند تجدیدساختار بر مفاهیم زمان بندی تعمیرات داشته است، ایجاد نظام تصمیم گیری غیرمتمرکز (به جای نظام تصمیم گیری متمرکز در محیط انحصاری) بوده است. با عنایت به این که نظام تصمیم گیری غیرمتمرکز در بسیاری از مسائل سیستم قدرت، منشأ بروز تعارضات بسیاری بین اهداف ذی نفعان شده، لذا در این رساله ابتدا به بررسی تعارضات در فرآیند زمان بندی غیرمتمرکز تعمیرات واحدهای نیروگاهی پرداخته می شود. در این راستا چارچوبی مبتنی بر بهینه سازی چندهدفه برای ارزیابی تعارض بین بازیگران بازار برق (شرکت های تولید و بهره بردار مستقل سیستم) ارائه می شود. با استفاده از این چارچوب، امکان بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر سطح تعارض بین بازیگران فراهم می شود. نشان داده می شود که با توجه به خصوصیات سیستم های قدرت امروزی، بروز تعارض بین بازیگران بازار برق در زمان بندی تعمیرات گریزناپذیر است. منشأ بروز این تعارضات، تحدید قابلیت اطمینان شبکه (به عنوان خدمتی عمومی) به سبب زمان بندی غیرمتمرکز تعمیرات واحدهای نیروگاهی است. لذا، به منظور تأمین این خدمت عمومی از سوی بهره بردار مستقل سیستم، نیاز به پیشنهاد فرآیندی برای هماهنگی تعمیرات در جهت رفع تعارضات می باشد. بر اساس تئوری تارعنکبوت به عنوان یکی از تئوری های شبیه ساز سازوکار به تعادل رسیدن عرضه و تقاضا در بازار، با بررسی مفهومی چرایی به کارگیری این تئوری، الگوریتمی برای هماهنگی تعمیرات واحدهای نیروگاهی ارائه می شود. در این الگوریتم، ابتدا بر اساس محاسبات قیمت که توسط بهره بردار مستقل بازار صورت می گیرد، شرکت های تولید، زمان انجام تعمیرات بهین? واحدهای نیروگاهی خود را بر اساس تابع هدف خود (سود) به بهره بردار مستقل سیستم و بازار اعلام می کنند. بر اساس پیشنهادهای تعمیرات مطرح شده، بهره بردار مستقل بازار قیمت های جدید بازار برق را محاسبه و بهره بردار مستقل سیستم، شاخص قابلیت اطمینان را در طول دور? هماهنگی ارزیابی می کند. سپس، بر اساس سهم شرکت های تولید در تأثیرگذاری بر شاخص قابلیت اطمینان، سیگنال های جریمه/پاداش برای هر یک از شرکت های تولید محاسبه شده و به آنها ارسال می شود. با در نظرگرفتن قیمت های جدید و سیگنال های جریمه/پاداش دریافتی، شرکت های تولید اقدام به بازبینی در برنام? قبلی تعمیرات کرده و مجدداً برنامه های جدید خود را به بهره بردار مستقل سیستم و بازار ارسال می کنند. این فرآیند آن قدر تکرار می شود تا هماهنگی لازم بین زمان بندی تعمیرات شرکت های تولید ایجاد شود. برای اطمینان از همگراییِ الگوریتم، از نرخ فراموشی در محاسب? جریمه/پاداش برای اعمال در تابع هدفِ شرکت های تولید می شود. با استفاده از نرخ فراموشی، تجربیات شرکت تولید در ارسال برنام? تعمیرات در هر تکرار و مشاهد? نتایج آن در قالب سیگنال های جریمه/پاداش، در تکرارهای بعد قابل استفاده است. به موازات تجدیدساختار، برهمکنش و وابستگی روزافزون سیستم قدرت با صنایع شبکه ای دیگر (علی الخصوص شبکه های گاز)، فرآیندهای تصمیم گیری غیرمتمرکز در خصوص هماهنگی تعمیرات را دچار چالش های جدید نموده است. به همین جهت در انتهای این رساله، با مدلسازیِ سناریومحور عدم قطعیت های شبک? گاز و محدودیت های فنی بهره برداری از این شبکه، به مطالع? تأثیر این عدم قطعیت ها و محدودیت ها بر فرآیند هماهنگی تعمیراتِ مبتنی بر تئوری تارعنکبوت پرداخته می شود. در این راستا، تغییرات و بهبودهای لازم در الگوریتم هماهنگی تعمیرات پیشنهادی اِعمال می شود. در نتیجه، در انتها فرآیندی برای هماهنگی تعمیرات می شود که قادر به هماهنگی بازارمحور تعمیرات واحدهای نیروگاهی با در نظرگرفتن عدم قطعیت ها و محدودیت های شبک? گاز باشد.

امروزه در سیستم قدرت واقعی در اکثر کشورهای دنیا، هنوز از واحدهای اندازه گیر متداول و سیستم های اسکادا برای اندازه گیری داده ها و انجام فرآیند تخمین حالت استفاده می شود. برخی از شرکت های برق اخیراً به نصب و بکارگیری واحدهای اندازه گیر فازوری به منظور مشاهده پذیری سیستم اقدام نموده اند. اما بهرحال تعداد واحدهای اندازه گیر فازوری بدلیل ملاحظات هزینه ای ممکن است محدود باشد و این واحدها در کنار سیستم های اندازه گیر متداول به خدمت گرفته شوند. با توجه به اینکه چنین شرایطی برای شرکت های برق منطقه ای در کشور ما نیز ایجاد شده است، این پایان نامه به ارائه روش هایی برای جایابی بهینه تعداد محدودی از واحدهای اندازه گیر فازوری با رویکرد بهبود دقت تخمین حالت و همچنین افزایش مشاهده پذیری سیستم می پردازد. از اینرو در روش های ارائه شده، جایابی بهینه واحدهای اندازه گیر فازوری در حضور سیستم های اندازه گیر فعلی روی آن دسته از باس هایی از سیستم قدرت صورت می پذیرد که نصب این واحدها روی آن باس ها بیشترین تأثیر را روی دقت تخمین حالت و همچنین حداکثر شدن مشاهده پذیری سیستم دارند. از طرفی این امکان وجود دارد که یک شرکت برق در نظر داشته باشد که با در اختیار داشتن تعداد محدود و مشخصی از واحدهای اندازه گیر فازوری، فعلا به گونه ای مکان بهینه این واحدها را با هدف بهبود تخمین حالت پیدا نماید که در آینده، با جایابی بقیه واحدهای اندازه گیری فازوری، طرح جایابی بهینه به سمت طرح جایابی حداقل تعداد واحدهای اندازه گیر فازوری برای مشاهده پذیری کل سیستم منتهی گردد. لذا در این پایان نامه با ارائه یک فرآیند جدید و انجام محاسبات مربوطه به حل این مسئله پرداخته شده است. در این روش ها از یک الگوریتم تخمین حالت ترکیبی برای انجام تخمین حالت استفاده شده است که با محاسبه میزان دقت تخمین حالت، مکان بهینه برای واحدهای اندازه گیر فازوری پیدا می-شود. بدین منظور، روش ارائه شده روی سیستم 14 و 39 باسه ieee ارزیابی و مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج آن ارائه گردیده است.

به دنبال بحران نفتی در سال 1970 میلادی ، که افزایش قیمت سوخت های فسیلی را در پی داشت، استفاده از انرژی های تجدید پذیر رونق گرفت. نیاز به استفاده از انرژی های تجدید پذیر برای رسیدن به تولید انرژی الکتریکی بیشتر، یکی از مهم ترین و اساسی ترین زمینه ها برای یافتن منابع جدید انرژی های تجدید پذیر است. در بین این منابع، انرژی خورشیدی به دلایل زیادی از قبیل: دسترسی آسان و سهولت تبدیل شدن به انرژی الکتریکی از مطلوبیت بیشتری برخوردار است. امروزه با تولید انبوه و اقتصادی انواع سلول های خورشیدی یا فتوولتائیک(pv )، استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین نیاز انرژی ساختمان ها و استقلال آن ها و حتی فروش مازاد از نیاز آن به شرکت های برق بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق امکان سنجی استفاده از یک سیستم فتوولتائیک به منظور تامین بار الکتریکی مورد نیاز یک واحد مسکونی در شهر مشهد به عنوان موردی از مصارف خانگی ، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، آنالیز فنی-اقتصادی استفاده از این سیستم با استفاده از نرم افزار کامفار(comfar)، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در صورت استفاده از سیستم فتوولتائیک با میزان سرمایه گذاری 90 میلیون ریال، نرخ بازدهی داخلی در یک واحد مسکونی با متوسط مصرف kwh400 در ماه برابر با 15/19 درصداست و دوره بازگشت سرمایه 9 سال و نیز خالص ارزش فعلی به میزان 733,14 میلیون ریال می باشد.

استفاده از انرژی باد یکی از گزینه های اصلی جهت تولید انرژی الکتریکی در جهان بوده است و به دلیل تجدیدپذیر بودن این منبع و عوامل زیست محیطی روز به روز رو به گسترش است. همان طور که برای اولین بار در سال 2009 میلادی نیروگاه های بادی نصب شده در اتحادیه اروپا از نیروگاه های جدید گازی پیشی گرفت، پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور سطح تولید واحدهای بادی در سیستم های قدرت با سایر واحدهای تولیدی قابل قیاس گردد. با افزایش سطح نفوذ واحدهای بادی در تولید انرژی الکتریکی، به پیچیدگی های مربوط به برنامه ریزی سیستم قدرت روز به روز افزوده شده است. بخش عمده این پیچیدگی ها به دلیل رفتار تصادفی توان خروجی این واحدهاست. از این رو بررسی تاثیرات نفوذ این واحدها بر شرایط بهره برداری و برنامه ریزی سیستم قدرت با توجه به ماهیت احتمالی تولید این واحدها، به عنوان امری مهم جلوه می نماید. با توجه به اهمیت برنامه ریزی تولید در سیستم قدرت و رویکردهای جدید نسبت به مزارع بادی، می توان اولویت بندی مکان های نصب این واحدهای تولیدی را از ارکان مهم برنامه ریزی سیستم های قدرت دانست. در این راستا شاخص های متفاوتی را می توان مورد بررسی قرار داد که هریک از نقطه-نظرهایی متفاوت، پتانسیل های نصب مزارع بادی را تحت اولویت بندی قرار می دهند. در واقع این موضوع از دیدگاه برنامه ریزان و بهره برداران شبکه و شرکت های خصوصی قابل ارزیابی می باشد. برنامه-ریزان و بهره برداران سیستم خواهان این امر هستند که توسعه مزارع بادی در شبکه به گونه ای صورت گیرد که بهبود بیشتری را متوجه سطح قابلیت اطمینان سیستم گرداند و این در حالی است که شرکت های خصوصی علاوه بر تمایل به حفظ و بهبود سطح قابلیت اطمینان سیستم، پروسه بازگشت سرمایه احداث مزرعه بادی و کسب درآمد بیشتر را در اولویت قرار می دهند. در این پژوهش نیز براساس وجود چنین دغدغه هایی به اولویت بندی مکان های نصب مزارع بادی از دیدگاه قابلیت اطمینان و اقتصاد سیستم قدرت پرداخته شده است. در این راستا به منظور بررسی تاثیر همزمانی سرعت باد و بار هر منطقه بر اولویت های نصب مزارع بادی از دیدگاه قابلیت اطمینان، یک روش پیشنهادی در مدل سازی نیروگاه بادی در مطالعات قابلیت اطمینان نیز ارائه شده است. در نهایت نیز با توجه به طرح های حمایتی از نیروگاه های بادی، تاثیر فاکتور همزمانی باد و بار در یک ناحیه بر اولویت بندی مکان های نصب نیروگاه بادی از دیدگاه اقتصاد سیستم قدرت مورد بررسی قرار گرفته است.

در روش ضد عفونی متداول اطمینان از داشتن غلظت های مجاز کلر در مسیر شبکه آبرسانی امکان پذیر نمی باشد. به همین دلیل در سال های اخیر، استفاده از روش ضد عفونی اقماری به منظور تأمین غلظت های یکنواخت و مجاز باقیمانده کلر در شبکه های آبرسانی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر در راستای بهینه سازی روش ضد عفونی اقماری جهت دستیابی به : 1) تأمین کلر باقیمانده در کل شبکه آبرسانی(در محدوده مجاز استاندارد)، 2) به حداقل رساندن نوسانات غلظت در مسیر شبکه و 3) کاهش کل میزان مصرف روزانه کلر، انجام گرفته است. به همین منظور بخشی از شبکه آبرسانی شهر نیشابور به عنوان پایلوت مطالعاتی انتخاب و با استفاده از مدل epanet به لحاظ هیدرولیکی و کیفی شبیه سازی گردید. سپس با استفاده از مدل الگوریتم ژنتیک، جایگاه های تزریق کلر و نیز میزان تزریق ساعتی این ماده برای شبکه مذکور، بهینه سازی شد. در این ارتباط شش سناریوی مختلف بر اساس تعدّد جایگاه های تزریق مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از کاربرد روش سنتی مقایسه گردیدند. نتایج دلالت بر این داشت که با افزایش تعداد جایگاه ها، میزان مصرف کلر کاهش می یابد. به طوریکه با داشتن پنج جایگاه تزریق در گره های مناسب شبکه، می توان کل مصرف روزانه کلر و نیز دامنه نوسانات غلظت کلر در شبکه را به ترتیب از 306 کیلوگرم در روز و دامنه تغییرات 46/0تا4 میلی گرم در لیتر، به 176 کیلوگرم در روز و دامنه تغییرات 4/0 تا 3 میلی گرم در لیتر کاهش داد. همچنین با اعمال کلرزنی در پنج جایگاه تزریق، نرخ تزریق در ساعت حد اکثر مصرف، تا حد 62 درصد کاهش می یابد. تحلیل اقتصادی کوتاه مدت (یکساله) سناریو های مختلف نیز نشان داد که سامانه ضد عفونی اقماری حتی در شرایط غیر بهینه (دو جایگاه تزریق)، کاهشی معادل 25 درصد را در کل هزینه های سالانه نسبت به روش سنتی در بر داشت. این کاهش در شرایط بهینه (پنج جایگاه ترزیق) به رقمی معادل 28 درصد رسید.

امروزه روش های گوناگونی برای مدیریت تقاضا وجود دارد. فعالیت های مدیریت مصرف نیز یکی از روش-های مدیریتی است که می توان از مزایای آن در سطوح مختلف سیستم قدرت بهره مند شد. از جمله مزایای مدیریت مصرف می توان به کاهش مدت زمان خاموشی، کاهش تعداد خاموشی ها، افزایش قابلیت اطمینان سیستم قدرت، کاهش مصرف سوخت و کاهش مشکلات بوجود آمده برای محیط زیست اشاره کرد. بنابراین، مدیریت مصرف می تواند نقش مهمی در برنامه ریزی های شبکه های تولید، انتقال و توزیع ایفا نماید. مدیریت مصرف از طریق برنامه های مختلف برروی منحنی تداوم بار سیستم و بار کل سیستم تاثیر می?گذارد. این برنامه ها شامل؛ انتقال بار، پیک?سایی، دره زدایی و... می باشند. در این پایان نامه باس های شبکه با در نظر گرفتن شاخص قابلیت اطمینان جهت اعمال برنامه های مدیریت مصرف اولویت بندی می گردد. به همین دلیل روش تحلیلی- شبیه سازی جهت تجزیه ساختاری شاخص قابلیت اطمینان انرژی تامین نشده انتظاری ارائه شده است. در این روش جدید ابتدا شاخص قابلیت اطمینان انرژی تامین نشده انتظاری تجزیه شده و در ادامه فرآیند شبیه?سازی جدیدی برای بدست آوردن این شاخص بیان شده است. همچنین در روش ارائه شده منحنی تداوم بار شبکه به بخش های مختلف تقسیم می گردد و در هر بخش از منحنی تداوم بار هر باس می توان شاخص قابلیت اطمینان را بدست آورد. با استفاده از روش ارائه شده می توان انرژی تامین نشده انتظاری در هر بخش منحنی تداوم بار را بدست آورد و با توجه به مقادیر بدست آمده باس های شبکه را جهت اجرای برنامه های مدیریت مصرف اولویت بندی نمود. جهت بررسی دقیقتر، روش ارائه شده به دو شبکه ieee-rts و شبکه 400 کیلوولت خراسان اعمال می?گردد. نتایج بدست آمده کارایی روش پیشنهادی را در اولویت بندی باس ها به منظور اجرای فعالیت های مدیریت مصرف نشان می دهند.

قیمت برق، بعنوان مهمترین کمیت خروجی بازار برق، حاوی اطلاعات بسیار مهمی از عملکرد بازار برق می باشد. بنابراین تحلیل دقیق قیمت برق می تواند به خوبی روشنگر نحوه عملکرد بازار برق و بیانگر چگونگی تمایلات و رفتار بازار در شرایط مختلف بهره برداری از شبکه باشد. اگرچه مطالعات متعددی در زمینه قیمت برق و رفتار آن در بازار برق صورت گرفته است، اما مدل‏سازی تحلیلی این کمیت کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این رساله، تحلیل آماری و احتمالی کمیت قیمت برق با هدف تحلیل و تبیین ویژگی های قیمت برق و بازار برق در شرایط مختلف بازار می باشد. برای رسیدن به این هدف، سه گام اساسی در این رساله برداشته شده است. در گام اول مطالعه‏ای آماری و احتمالی روی قیمت برق و تغییرات آن در بازارهای نیوانگلند، آنتاریو و نورد پول انجام شده است. سپس با استفاده از مفاهیم موجود در شاخص‏های آماری به بررسی رفتار بازار برق در شرایط مختلف بازار پرداخته شده است. به عنوان مثال، مطالعات آماری نشان می‏دهند که در بازه میان مدت، با کاهش بار شبکه از پرباری به کم‏باری، گشتاورهای آماری قیمت برق به سمت گشتاور‏های آماری توزیع نرمال متمایل می‏گردند. در مقابل با افزایش سطح بار شبکه عدم قطعیت قیمت برق کاهش یافته و توزیع احتمال قیمت برق از توزیع نرمال دور می‏گردد. در گام دوم فرآیند شکل‏گیری قیمت برق مطالعه و بررسی شده است. در این مرحله مدلی تحلیلی برای قیمت برق جهت تعیین ارتباط بین راهبرد قیمت‏دهی واحدهای تولیدی با قیمت برق در هر باس ارائه شده است. در مدل ارائه شده قیمت برق در هر باس بصورت ساختاری به سه قسمت تجزیه شده است. قسمت اول مقداری ثابت برای هر باس می‏باشد که به ساختار شبکه و بار بستگی دارد. قسمت دوم جمع وزن‏دار راهبرد واحدهای حدی است. قسمت سوم نیز جمع وزن‏دار تولید واحدهایی است که با حد بالای تولید خود مواجه شده‏اند. مدل ارائه شده برای قیمت برق در این گام ابزار مناسبی را برای پایش ساختاری رفتار بازار برق پیشنهاد می‏نماید. در گام سوم، ابتدا نشان داده شده است که مدل تجزیه ساختاری قیمت در هر باس قابل بیان بصورت ساختار قضیه کلاسیک حد مرکزی می‏باشد. در این مدل‏سازی نشان داده شده است که در سطح بار بالا، به دلیل مواجه شدن واحدهای تولیدی با سقف تولید، تعداد واحدهای حدی کم شده و نیز به دلیل رخدادن تراکم واحدهای اثر گذار بر قیمت برق در هر منطقه محدود می‏شوند. بنابراین در اوج بار، با کاهش تعداد متغیرهای تصادفی، انتظار می‏رود که توزیع احتمال قیمت برق بسیار متأثر از راهبرد قیمت‏دهی واحدهای حدی باشند. به عبارتی دیگر، با کاهش تعداد واحدهای حدی در پرباری، عدم قطعیت قیمت برق کاهش یافته و بر طبق قضیه کلاسیک حد مرکزی توزیع احتمال قیمت برق از توزیع نرمال دور می‏گردد. نتایج شبیه‏سازی شبکه‏های آزمون 24 و 300 باسه ieee بیانگر کارایی روش‏های پیشنهادی در پایش بازار و بررسی رفتار آماری قیمت برق می‏باشند. روش‏های تحلیلی ارائه شده در این رساله قابلیت کاربرد در پایش بازار و همچنین طراحی بازار برق را دارد.

اخیرا روشهای مبتنی بر کالیبراسیون برای تعیین مقدار و موقعیت همزمان تمامی نشت های شبکه های توزیع آب شهری مورد توجه محققین زیادی قرار گرفته است. در این پایان نامه دو روش بهینه یابی شامل روش بهینه یابی کلونی مورچه ها و روش حذف مرحله ای برای کالیبراسیون شبکه های توزیع آب مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از برخی فرضیات منطقی برای بهبود نتایج استفاده شد. در این تحقیق گروه بندی مصارفی گرهی و زبری لوله ها که بوسیله آن تعداد مجهولات کاهش داده می شود، استفاده نشد. همچنین برداشت اطلاعات مشاهداتی یکبار انجام شد و از بارگذاری های مختلف برای ایجاد مشاهدات اضافی استفاده نشد. به عبارتی تحلیل ها با درجات آزادی زیاد انجام شد. در این تحقیق روشی جدید برای بررسی حساسیت جوابها به میزان خطای اندازه گیری توسعه یافت. کلیه روش های پیشنهادی بر روی شبکه های فرضی برگرفته شده از مراجع مرتبط، مورد سنجش قرار گرفت و نتایج بدست آمده با نتایج ارائه شده در مراجع اصلی مقایسه شد. علاوه بر این برای بررسی قابلیتهای روش در شرایط نسبتا واقعی، روش های پیشنهادی بر روی شبکه ای که به همین منظور در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد ساخته شد، نیز اجرا شد. نتایج بدست آمده از این تحقیق به خوبی توانایی روش های مبتنی بر کالیبراسیون را در یافتن مقدار و موقعیت نشت نشان دادند. همچنین روش های aco و ssemدر مقایسه با روشهای پیشین،علاوه بر اینکه به میزان قابل توجهی در تعداد تکرار و زمان رسیدن به جواب کاهش ایجاد کردند، توانستند دقت جواب های بدست آمده را نیز افزایش دهند. یافته های این تحقیق نشان داد که رسیدن به مقادیر برازندگی خوب نمی تواند به تنهایی تضمین کننده یک کالیبراسیون خوب باشد. بدین منظور توصیه می شود که قبل از هر کار، تعداد و موقعیت بهینه نصب فشارسنج ها بررسی شود. در این تحقیق روشی جدید متناسب با مساله نشت یابی برای بهینه یابی موقعیت فشارسنجی ارائه شد و توانایی های آن با اجرا روی شبکه ای فرضی و همچنین بر روی بخشی از شبکه شهر تایباد به اثبات رسید. همچنین در این تحقیق دو روش ساده برای اعتبارسنجی نتایج بدست آمده در نشت یابی نیز ارائه شد.

در این رساله روش های عددی تحلیل هیدرولیکی شبکه لوله ها مشروحا بررسی و نقد می شود. روش های مرسوم فعلی برای تحلیل شبکه های کوچک و متوسط قابل قبول هستند اما با بزرگ و پیچیده شدن شبکه زمان تحلیل افزایش و دقت جواب ها کاهش می یابد. لذا تحقیق در خصوص یافتن روشهای قدرتمندی که بتواند در زمان کمتری شبکه را با دقت کافی تحلیل کند ضروری به نظر میرسد. در این رساله روش های تحلیل هیدرولیکی شامل: هاردی-کراس، تئوری خطی در معادلات q و h ، روش المان محدود و روش نیوتن-رافسون در معادلات q ، h ، ?q و q-hمطالعه شده اند و همچنین روش های جدیدی شامل بر تئوری خطی در معادلات q-h ، روش های مرتبه سه در معادلات q ، h ، ?q و q-h ، روش های مرتبه سه و شانزده در معادلات هاردی-کراس و روش های گوس-نیوتن و لونبرگ مارکوارت در معادلات q توسعه یافته اند. زمان همگرایی روشهای مذکور به حدس اولیه (معمولا دبی ثابت در لوله ها) بستگی دارد. این فرض هنگامی که جواب نهایی از حدس اولیه دور است غیر واقعی است. برای رفع این نقیصه الگوریتم جدیدی با حدس اولیه متغیر پیشنهاد میشود که سرعت همگرایی را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. روش های نیوتنی در معادلات h دقت کمی دارند. همین روش ها در معادلات q و?q دقت خوبی دارند ولی وابسته به تشکیل ماتریس حلقه های مستقل شبکه هستند. تشکیل این ماتریس در شبکه های پیچیده و تو در تو نسبتا مشکل است. روش های نیوتنی در معادلات q-h،از قبیلروش گرادیان سراسری، در شبکه های پیچیده با کمترین وابستگی به حدس اولیه بدون تشکیل ماتریس حلقه ها بهترین عملکرد را دارند امابا بزرگ شدن شبکه زمان همگرایی افزایش و دقت جواب کاهش می یابد. در این تحقیقالگوریتمجدیدی به نام "روش خطی سازی چند مرحله ای" برای تحلیل شبکه های بزرگ و پیچیده ارائه میشودکه در همان تکرار اول جوابی نزدیک به جواب نهایی اختیار می کند.این روش برای معادلات q و q-hبه کار میرود. مرتبه همگرایی آن مشابه روش نیوتن-رافسون برابر دو است. برای نشان دادن قدرت الگوریتم خطی سازی چند مرحله ای مثال های متعددی حل میشود. در نهایت زمان همگرایی و تعداد تکرار دو روش خطی سازی چند مرحله ای در معادلات q-hو روش گرادیان سراسری در 1000 شبکه پیچیده و درهم از 10 تا 10000 گره مقایسه میشود. حجم محاسبات الگوریتم خطی سازی چند مرحله ای با دقت بسیار خوب در هر تکرار کمتر از روش گرادیان سراسری است. در این رساله همچنین دیدگاه جدیدی بر اساس مدل های بهینه سازی در تحلیل هیدرولیکی جریان در شبکه لوله ها مطرح می شود. مدل های کانتنت در معادلات q و کوکانتنت در معادلاتh شرح داده می شود. مدل بهینه سازی جدیدی نیز در معادلات?q پیشنهاد می شود. این مدل دارای متغیرهای تصمیم کمتر و بدون قید است.جواب های حاصل از کمینه سازی سراسری این مدل ها مقادیر دبی یا هد را بدست می دهد. در صورتی که منحنی مشخصه پمپ های شبکه اکیدا نزولی باشد، کمینه محلی همان کمینه سراسری است و با روش های نیوتنی از قبیل گرادیان سراسری براحتی بدست می آید. اگر منحنی مشخصه پمپ صعودی-نزولی باشد کمینه های محلی متعددی وجود دارد. الگوریتم های نیوتنی تنها به یک جواب میرسند که ممکن است کمینه سراسری نباشد. در این صورت باید از الگوریتم های فراکاوشی برای کمینه کردن این مدل ها استفاده شود. در این رابطه روش های فراکاوشی متعددی از قبیل الگوریتمژنتیک، ازدحام ذرات و تکامل تفاضلی بحثو ارزیابی میشود اما برای سرعت بخشیدن به روند حل، روش فراکاوشی جدیدی بنام "الگوریتم رقابت" پیشنهاد میشود که قدرت جستجو و سرعت بیشتری دارد. با حل مثال های عددی متنوع نشان داده می شود که مدل های بهینه سازی ?q با استفاده از الگوریتم رقابت قابلیت اطمینان بالایی در حل مسائل سخت بهینه سازی و تحلیل جریان پیدا میکند.

مبدل ماتریسی یک مبدل ac به ac تمام سیلیکونی می باشد که منبع ولتاژ را به طور مستقیم به بار خروجی متصل می کند. فقدان خازن لینک dc در مبدل های ماتریسی منجر به افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان آن در مقایسه با مبدل هایac/dc/ac معمول گردیده است؛ علاوه بر این، امکان تبادل دو طرفه توان، شکل موج های ورودی و خروجی سینوسی، توانایی کنترل دامنه و اندازه ولتاژ خروجی و ضریب توان ورودی، این مبدل را برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب کرده است. در کنار مزایای زیادی که برای مبدل ماتریسی برشمرده می شود، همواره از عدم توانایی دستیابی به نسبت ولتاژ خروجی به ورودی بزرگ تر از 866/0 به عنوان جدی ترین مشکل این مبدل یاد می شود. در این پایان نامه روشی برای رسیدن به ولتاژ خروجی با نسبت ولتاژ بزرگ تر از 866/0 در مدولاسیون بردار فضایی مبدل ماتریسی ارائه گردیده است. اگرچه به وسیله این روش می توان به نسبت ولتاژ بیشتری دست یافت، اما استفاده از این روش سبب می شود که کمیت های خروجی از حالت ایده آل خارج شوند. علاوه بر این، الگوریتمی برای طراحی یک الگوی کلیدزنی بهینه برای مدولاسیون بردار فضایی مبدل ماتریسی بیان می شود که امکان کاهش هارمونیک در ولتاژ خروجی مبدل ماتریسی را فراهم می آورد. مدولاسیون بردار فضایی در ناحیه فوق مدولاسیون در نرم افزار متلب/ سیمولینک اجرا شده است و بعلاوه بر روی یک نمونه آزمایشگاهی پیاده سازی شده است. نتایج بدست آمده از پیاده سازی عملی مبدل ماتریسی صحت این روش پیشنهادی را تائید می نماید.

دستیابی به طراحی دقیق و نیز راهبری صحیح تصفیه خانه های فاضلاب از جمله چالش های مهم در صنعت آب و فاضلاب کشور به شمار می آید. در بسیاری از موارد، این گونه معضلات ناشی از عدم دسترسی به اطلاعات و داده های دقیق پارامترهای کمی و کیفی فاضلاب ورودی جهت طراحی و مدول بندی تصفیه خانه می باشد. در مواردی دیگر، عدم توانایی در پیش بینی تأثیر عواملی از قبیل نوسانات کمی و کیفی فاضلاب ورودی، عوامل آب و هوایی و شرایط فرآیندی بر عملکرد تصفیه خانه به منظور راهبری مناسب سیستم و اصلاح احتمالی پارامترهای طراحی در توسعه و یا ارتقاء مدول های تصفیه خانه، منشأ مشکلات اساسی می باشند. در تحقیق حاضر، به بررسی توانمندی مدل شبکه عصبی مصنوعی جهت پیش بینی عملکرد تصفیه خانه های نیمه مکانیکال (مطالعه موردی، بررسی عملکرد سیستم تصفیه لاگون هوادهی در تصفیه خانه فاضلاب شماره یک پرکندآباد مشهد) و بهینه سازی شبکه با الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. برای پیش بینی عملکرد تصفیه خانه فاضلاب شماره یک پرکندآباد، در ابتدا عوامل تأثیرگذار بر کیفیت پساب خروجی مشخص شدند. سپس بر اساس نتایج به دست آمده، مهم ترین عوامل موثر بر عملکرد تصفیه خانه شامل: الف) برخی پارامترهای کمی و کیفی فاضلاب ورودی مانند: دبی جریان، نسبت tbod_in/tcod_in ، درجه حرارت فاضلاب و میزان بار مواد آلی، ب) عوامل و شرایط فرآیندی مانند میزان اکسیژن محلول، درجه حرارت و ph محتوای لاگون و تعداد هواده های فعال و ج) عوامل و شرایط آب و هوایی مانند: درجه حرارت هوا و تعداد ساعات آفتابی تعیین گردیدند. در مرحله بعد، با استفاده از مدل شبکه عصبی با جستجوی کامل و ویژگی های موثر به عنوان ورودی های شبکه، عملکرد تصفیه خانه مورد پیش بینی قرار گرفت. مقدار بیشینه ضریب هم بستگی (r) برای پارامترهای tbod، tcod و tss به ترتیب برابر با 86/0، 86/0 و 80/0 و میزان درصد جذر میانگین مربعات خطای نسبی (rrmspe) و درصد میانگین مطلق خطای نسبی (rmape) متناظرش به ترتیب برابر با 14% و 12%، 15% و 13%، 18% و 15% برآورد شد. نتایج حاصل، حاکی از مناسب بودن مدل شبکه عصبی جهت پیش بینی عملکرد تصفیه خانه های نیمه مکانیکال بود. در نهایت با توجه به پایین بودن نسبی میزان ضریب هم بستگی (r) و بالا بودن میزان خطا در نتایج حاصل از مدل مذکور، با استفاده از الگوریتم ژنتیک به بهینه سازی شبکه عصبی جهت بالا بردن میزان دقت مدل پرداخته شد. بیشینه ضریب هم-بستگی در مدل شبکه عصبی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک برای پارامترهای tbod، tcod و tss به ترتیب برابر با 93/0، 93/0 و 82/0 و rrmspe و rmape متناظرش برای هریک از پارامترهای مذکور به ترتیب برابر با 10% و 7%، 12% و 9%، 16% و 13% به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل شبکه عصبی بهینه شده توسط الگوریتم ژنتیک از بین پارامترهای ورودی، میزان دبی و بار آلودگی مواد آلی، از بین شرایط فرآیندی، غلظت اکسیژن محلول، درجه حرارت محتوای لاگون و تعداد هواده های فعال و از بین عوامل آب و هوایی، درجه حرارت هوا، بیشترین اثر را در پیش-بینی غلظت هر سه پارامتر tbod، tcod و tss در پساب خروجی، دارا بودند. به طور کلی نتایج حاصل از این تحقیق دلالت بر آن داشت که کاربرد هر دو مدل برای پیش بینی عملکرد تصفیه خانه های نیمه مکانیکال مناسب هستند. اما مدل شبکه عصبی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک به دلیل برازش بالاتر و خطای کم تر، مدلی کارآمدتر و مناسب تر می باشد.

در توسعه بلند مدت شبکه قدرت در محیط بازار برق، بنگاه های تولید با چالش دسترسی به شبکه انتقال مواجه خواهند شد. در چنین فضایی تولیدکنندگان بدون حصول اطمینان از وضعیت شبکه انتقال حاضر به سرمایه گذاری در بخش تولید نخواهند بود. به این ترتیب هر تولیدکننده در تصمیم سازی خود در توسعه تولید، وضعیت شبکه انتقال و ظرفیت قابل بهره برداری در افق برنامه ریزی را مورد ارزیابی قرار می دهد. این رساله، به برنامه ریزی هم زمان توسعه تولید و شبکه انتقال به صورت هم گام در محیط های تجدیدساختار شده و مدرن امروزی می پردازد. برنامه ریزی مورد نظر شامل برنامه ریزی در فضای رقابت شبه ایده آل بین تولیدکنندگان بر مبنای رقابت در بازار برق، از طرف بازیگران عرصه تولید انرژی، و همچنین برنامه ریزی توسعه مطلوب شبکه انتقال در سیستم قدرت می باشد. رویکرد اتخاذ شده در این رساله مبتنی بر توسعه همزمان تولید و شبکه انتقال بر اساس مدل سازی دینامیک بلند مدت بازار می باشد. به این ترتیب، نهاد برنامه ریز سیستم قدرت به منظور فراهم نمودن شرایط نزدیک به رقابت کامل و با در نظر گرفتن رفاه اجتماعی کل، طرح های بهینه متناسب با هر یک از مکانیزم های بازار را برای توسعه شبکه انتخاب می نماید. ارزیابی طرح های توسعه بر مبنای یک مدل بهینه سازی چند سطحی صورت می گیرد که از یک پایگاه داده مجازی، به منظور ذخیره سازی حالات بررسی شده، استفاده می نماید. تکنیک بهینه سازی پیشنهادی در این رساله، قابلیت ارزیابی طرح های توسعه در هر دو مدل کمینه گرا و بیشینه گرا را دارا بوده و نتایج قابل قبولی در هر دو مدل ارائه می نماید.

کلیدهای قدرت یکی از تجهیزات اصلی شبکه برق محسوب می شوند. عملکرد اشتباه این تجهیزات در زمان وقوع حوادث، باعث گسترش خاموشی به نواحی بزرگتری از شبکه خواهد شد و شاخص های قابلیت اطمینان شبکه را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. عواقب سنگین ناشی از وقوع خطای این تجهیزات، اهمیت برنامه تعمیرات پیشگیرانه آن ها را بیش تر می کند. هدف از این رساله توسعه روشی برای انجام برنامه ریزی تعمیرات پیشگیرانه قابلیت اطمینان محور ( rcm) در کلیدهای قدرت شبکه انتقال می باشد، به طوری که اثر جایگاه این تجهیزات در شبکه نیز در برنامه ریزی لحاظ شود. کلیدهای قدرت با توجه به جایگاه و پیکربندی پست محل نصب این تجهیزات، از اهمیت متفاوتی در شبکه برخوردار هستند. برای لحاظ نمودن این عامل مهم در فرآیند برنامه ریزی تعمیرات باید اثر خطاهای کلیدهای قدرت بر روی شاخص های قابلیت اطمینان شبکه مشخص شود. بنابراین در این رساله برنامه ای برای محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان شبکه نوشته شده است. یکی از چالش های موجود در این زمینه این است که در برخی از حوادث، شبکه به چند بخش مجزا تجزیه می شود. به همین دلیل برنامه نوشته شده در این زمینه دارای قابلیت شناسایی نواحی جدا شده و تعیین شاخص های قابلیت اطمینان برای هر یک از این نواحی می باشد. استفاده از شبیه سازی مونت کارلو برای تعیین شاخص های قابلیت اطمینان شبکه در مساله بهینه سازی تعیین نرخ بهینه انجام تعمیرات پیشگیرانه کلیدهای قدرت شبکه انتقال به دلیل افزایش بسیار زیاد حجم محاسبات و زمان شبیه سازی امکان پذیر نمی باشد. به همین دلیل در این رساله روشی برای محاسبه تقریبی شاخص های قابلیت اطمینان جهت استفاده در مساله بهینه سازی نرخ بهینه تعمیرات کلیدهای قدرت شبکه ارائه شده است. به کمک روش پیشنهادی نرخ بهینه انجام تعمیرات پیشگیرانه کلیدهای قدرت در شبکه ieee rts تعیین شده است. نتایج شبیه سازی بر روی شبکه مورد مطالعه نشان می دهد در نظر گرفتن اثر جایگاه کلیدهای قدرت در فرآیند تعیین نرخ بهینه تعمیرات پیشگیرانه می تواند باعث دو برابر شدن نرخ انجام تعمیرات پیشگیرانه کلیدهای قدرت با اهمیت شبکه گردد. محاسبه نرخ بهینه انجام تعمیرات پیشگیرانه مستلزم وجود مدلی برای تعیین اثر انجام تعمیرات پیشگیرانه بر روی شاخص های قابلیت اطمینان کلیدهای قدرت می باشد. با توجه به تنوع کلیدها از جهت نوع و سازنده در یک شبکه واقعی، مدلسازی این امر نیاز به حجم زیادی از اطلاعات در رابطه با حوادث کلیدهای قدرت دارد. به عنوان یک راه حل جایگزین با قابلیت پیاده سازی روی شبکه های واقعی، در این رساله اولویت کلیدهای قدرت شبکه برای انجام تعمیرات پیشگیرانه به کمک دو شاخص شرایط فیزیکی و اهمیت در شبکه محاسبه شده است. شاخص شرایط فیزیکی بیانگر سلامت فیزیکی کلیدهای قدرت می باشد. برای تعیین این شاخص، ویژگی هایی همچون طول عمر، اعتبار شرکت سازنده، مکانیزم قطع، عایق محفظه قطع و سایر وی‍ژگی های معرفی شده در این رساله در نظر گرفته شده اند. همچنین شاخص اهمیت کلیدهای قدرت بیانگر میزان ریسکی است که در صورت خطای کلید قدرت به شبکه تحمیل می شود. بر این اساس در این رساله روشی برای تعیین شاخص اهمیت کلیدهای قدرت ارائه شده است. روش پیشنهادی مبتنی بر آنالیز حوادث ناشی از خطاهای کلید قدرت در شبکه می باشد. برای ارزیابی عملکرد شاخص های معرفی شده، اولویت کلیدهای قدرت شبکه 400 کیلوولت برق منطقه ای خراسان تعیین شده است.

روند فعلی و آینده ی تغییرات در شبکه های توزیع برق، به گونه ای است که به نظر می رسد رویکرد معمول بهره برداری، به تنهایی قادر به پاسخ گویی بهینه به نیازهای شبکه نباشد. از جمله ی این تغییرات می توان به افزایش حساسیت بار نسبت به تغییرات قیمت، افزایش روز افزون نفوذ منابع تولید پراکنده ی تجدیدپذیر بادی و خورشیدی، حضور خودروهای برقی در شبکه و هوشمند شدن فرآیند های کنترل در بهره برداری از شبکه اشاره کرد. ماهیت تصادفی تولید و مصرف انرژی این منابع، در روش فعلی بهره برداری، یک چالش محسوب می شود. در صورت تغییر رویکرد بهره برداری در مورد این منابع، نه تنها این ویژگی به عنوان یک چالش تلقی نمی شود، بلکه به صورت بهینه حل خواهد شد. در رویکرد فعلی بهره برداری که آن را دیسپچ تولید می نامند، جهت تعادل تولید و مصرف، فرآیند بهره برداری به گونه ای طراحی شده است که تولید، انرژی الکتریکی بار را دنبال کند. این رویکرد کلی می تواند تا حدی اصلاح شده و در سطح بهره برداری از شبکه ی توزیع اتخاذ گردد. در این راستا، ایده ی کلی دیسپچ تقاضا، برای بهره برداری از چنین منابعی مطرح شده است. با توجه به گسترش هوشمندسازی شبکه های قدرت، برای این منابع، رویکرد معکوس؛ یعنی پیروی بارهای قابل دیسپچ از تولید که دیسپچ تقاضا نام دارد، پیشنهاد می شود. بدین ترتیب رویکرد متداول دیسپچ تولید، عمدتاً به بارهای معمولی شبکه و تولید متداول قطعی و متمرکز آن محدود می شود و دیسپچ تقاضا به بارهای قابل دیسپچ و تولید متغیر و پراکنده ی شبکه اختصاص پیدا می کند. بنابراین، دیسپچ تقاضا به صورت مکملی برای دیسپچ اقتصادی تولید، جهت بهره برداری بهینه از شبکه بوجود آمده است. این رویکرد بهره برداری تازه ظهور، با اهداف کلی کاهش هزینه ی بهره برداری، بهینه سازی استفاده از دارایی های موجود در سمت تقاضا و همچنین رفع چالش های بوجود آمده در شبکه های توزیع، مطرح شده است. هدف کلی این پایان نامه، مدل سازی و اجرای دیسپچ تقاضا در سطح یک ریزشبکه‎ی هوشمند است. با توجه به عدم وجود مدل و ساختار مشخصی برای رویکرد دیسپچ تقاضا، در ابتدا مدل ساده ای از دیسپچ تقاضا ارائه کرده و مسأله ی کمینه سازی هزینه ی بهره برداری از ریزشبکه را به صورت یک مسأله ی بهینه سازی مدل کرده و آن را بر روی یک ریزشبکه ی منفصل از شبکه، متشکل از توربین بادی، سلول های خورشیدی، دیزل ژنراتور و ذخیره ساز، شبیه سازی می نماییم. با بررسی نتایج شبیه سازی، شامل فرمان دیسپچ دریافتی و میزان بارگیری دیزل ژنراتور و ذخیره سازها، نشان داده می شود که ظرفیت مورد نیاز دیزل و ذخیره ساز، که با هدف پشتیبانی از تولید متغیر بادی و خورشیدی بکار می روند، به علت مشارکت بارهای قابل دیسپچ، قابل کاهش خواهد بود. در بخش دوم مطالعه، جهت تکامل مدل سازی و اجرای دیسپچ تقاضا، مدل دقیق تری برای بارهای قابل دیسپچ در نظر گرفته شده و دیسپچ تقاضا نیز مطابق یک الگوریتم لیست حق تقدم، با در نظر گرفتن قیود بارهای قابل دیسپچ، بر روی یک ریزشبکه ی هوشمند متصل به شبکه اجرا شده است. راهبرد این الگوریتم، پیروی بارهای قابل دیسپچ از تولید بادی بوده و با یک دید اولیه ی مهندسی با هدف بیشینه سازی همبستگی بار و باد طراحی شده است. در این ریزشبکه، به علت اتصال به شبکه، بر خلاف گام قبلی مطالعه، دیزل ژنراتور و ذخیره سازی جهت پشتیبانی از تولید بادی وجود ندارد. همچنین، به علت بالا بودن همبستگی بار خانگی و تابش خورشیدی، تولید خورشیدی برای ریزشبکه در نظر گرفته نشده است. بنابراین عناصر اصلی این ریزشبکه، بارهای قابل دیسپچ و تولید بادی بوده و نوسانات تولید بادی، تنها توسط کنترل بارهای قابل دیسپچ و بدون حضور تولید پشتیبان یا ادوات ذخیره ساز پوشانده می شود. البته، فرض می گردد اختلاف توان به وجود آمده در تولید و مصرف ریزشبکه، توسط شبکه ی اصلی جبران می گردد. به دلیل برخی از کاستی های موجود در این الگوریتم و به جهت مدل سازی دقیق تر و در نظر گرفتن راحت تر قیود شبکه، در گام سوم مطالعه، دیسپچ تقاضا را از طریق حل مسأله ی بهینه سازی اجرا می نماییم. در این گام، مدل دقیق تری از بهره بردار ریزشبکه و تعاملات اقتصادی ارائه می گردد. خروجی این بهینه سازی، برنامه ی زمانی روشن شدن بارهای قابل دیسپچ در طول شبانه روز است. با اجرای دیسپچ تقاضا درمی یابیم که هزینه ی بهره برداری تا 25 درصد قابل کاهش است.

تلفات غیرفنی به صورت تفاضل تلفات کل شبکه و تلفات فنی تعریف می¬شود. سرقت الکتریکی و خرابی تجهیزات اندازه گیری به عنوان اصلی¬ترین عوامل تلفات غیرفنی شناخته می شوند. رتبه بندی مناطق بر اساس تلفات فنی و غیرفنی، شرکت های توزیع را قادر می سازد با کمترین بودجه به بیشترین بازده در حذف و کاهش تلفات دست یابند. نواحی با بیشترین تلفات در اولویت برنامه ریزی های شرکت های توزیع قرار می گیرند. تخمین دقیق بار در ترانسفورماتورهای توزیع به عنوان اولین اقدام در رتبه بندی نواحی شبکه توزیع سنتی بر اساس تلفات شناخته می شود. در مطالعه اول نشان داده شده است که برای دستیابی به توان های لحظه ای ترانسفورماتورها، نیازی به نصب تجهیزات هوشمند در تمام ترانسفورماتورها نیست. با نصب حداقل تجهیز اندازه گیری و بهره گیری از اطلاعات دیگر شبکه توزیع به عنوان قیود مسئله، با دقت قابل قبولی توان لحظه ای ترانسفورماتورهای توزیع فاقد تجهیز اندازه گیری پیش بینی شده است. در شبکه 25 باسه، تنها با نصب تجهیز اندازه گیری در 9 باس به میانگین خطای کمتر از یک درصد در پیش بینی بار ترانسفورماتورها دست یافتیم. مطالعه دوم در شبکه واقعی تربت حیدریه صورت پذیرفته است. در شبکه موردنظر، تجهیز اندازه گیری ابتدای فیدر تنها مشاهدات شبکه است. مدلی برای تخصیص بار لحظه ای خروجی فیدر مذکور به هرکدام از ترانسفورماتورهای پایین دستی ارائه شده است. اطلاعات صورتحساب مشترکان متصل به هر ترانسفورماتور و استخراج الگوی نمونه روزانه مصرف الکتریکی کاربران مسکونی و تجاری در مدل پیشنهادی به کار رفته است. بار لحظه ای تخصیص یافته عاری از خطا نیست. تخمین حالت به عنوان روشی در جهت کاهش خطای پیش بینی بار مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه توان¬های لحظه ای به عنوان اندازه گیری مجازی با اغتشاش معلوم در مدل تخمین حالت دینامیک به کاررفته است. فیلتر کالمن به عنوان تخمین حالت دینامیک برگزیده شده و تابع پیش بینی و مشاهدات در شبکه توزیع معرفی شده است. تفکیک دقیق تلفات فنی و غیرفنی تنها با محاسبه دقیق تلفات فنی امکان پذیر است. محاسبه تلفات فنی در شبکه سنتی مشکل است از این رو فرض شده است تلفات فنی در نواحی شبکه توزیع رابطه مستقیمی با مجموع صورتحساب مشترکان هر ناحیه دارد. درنهایت مناطق بر اساس بیشترین درصد تلفات غیرفنی رتبه بندی شده است. بازبینی و صرف هزینه در نواحی پرخطر، بیشترین بازده بازگشت سرمایه ازدست رفته ناشی از تلفات غیرفنی را خواهد داشت.

مدل ماسکینگام غیرخطی یکی از روش‎های روندیابی متمرکز است که در روندیابی سیلاب در رودخانه ها کاربرد دارد. اگرچه تا به امروز روش‎های بهینه‎یابی مختلفی جهت تخمین پارامترها در مدل سه پارامتری ماسکینگام غیرخطی به کار گرفته شده‎اند، اما همچنان بررسی وجود روشی دقیق برای تخمین پارامترها در فرایند واسنجی، هدف بسیاری از محققین در سال های اخیر بوده است. در کنار این مسأله برخی از محققین بر عملکرد روش حل معادله در این مدل بر روی دقت نتایج نیز تأکید داشته اند. در این مطالعه در جهت روشن نمودن بیشتر موضوع، برخلاف روش صریحی که توسط محققین پیشین برای حل معادله ماسکینگام غیرخطی مورد استفاده قرار گرفته است، حل ضمنی این معادله استفاده شد. الگوریتم بهینه‎یابی مورد استفاده در پژوهش حاضر برای واسنجی پارامترهای مدل، الگوریتم ترکیبی ژنتیک-تبرید تدریجی بود که برای اولین بار در این موضوع به کار گرفته شد. این الگوریتم ترکیبی با کاهش کمبودهای ذاتی دو الگوریتم ژنتیک و تبرید تدریجی، و با حداقل کردن مجموع مربعات اختلاف بین دبی های خروجی‎‎ مشاهداتی و روندیابی شده، بهترین مقادیر پارامترهای مدل را محاسبه می‎کند. به منظور بررسی قابلیت کاربرد مدل ماسکینگام غیرخطی، پارامترهای واسنجی شده این مدل از دیدگاه تعمیم‎پذیری نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این مطالعه، کلیه بررسی ها با به کارگیری چند مجموعه اطلاعات سیلاب مختلف انجام شدند. در مجموع نتایج بدست آمده نشانگر دقت بیشتر و عملکرد بهتر حل ضمنی معادله ماسکینگام غیرخطی در مقایسه با حل صریح آن، هم در فرایند واسنجی پارامترها و هم در شرایط تعمیم‎ پارامترها بودند. همچنین، نتیجه‎گیری شد که الگوریتم بهینه‎یابی ترکیبی ژنتیک-تبرید تدریجی نتایجی هم-ارز با بهترین الگوریتم به کار گرفته شده در مطالعات پیشین دارد و لذا می تواند به عنوان یک روش مناسب جهت واسنجی پارامترهای مدل ماسکینگام غیرخطی مورد استفاده قرار گیرد.

بخش خانگی سهمی بالا در مصرف برق کشور دارد. به طوری که بیش از 30 درصد از تولید برق کشور در سال 1390، در این بخش به مصرف رسید. مصرف برق بخش خانگی در طی دوره 1375-1390 افزایشی قابل توجه داشت. در این پژوهش، برای شناخت و تحلیل عوامل موثر بر مصرف برق، کل تغییرات مصرف برق خانگی شهری کشور در بین دو سا ل 1375 و 1390 با استفاده از روش تحلیل تجزیه شاخص و سه مدل متفاوت از شاخص دیویژیای میانگین لگاریتمی به اثرات پیش راننده مصرف تجزیه شد. در مدل a، با توجه به الگوهای متفاوت مصرف برق در هریک از مناطق متنوع آب و هوایی کشور، کل تغییرات مصرف برق خانگی در دوره 1375-1390 به تفکیک مناطق سردسیر، گرمسیر و معتدل کشور به اثرات فعالیت، ساختاری و شدت انرژی تجزیه گردید. نتایج این مدل حاکی از آن است که درمجموع مناطق شهری کشور اثر فعالیت، با سهم 77 درصد از کل تغییرات، بیشترین نقش را در افزایش مصرف برق خانگی دارد. اثر شدت انرژی با سهم 22 درصد از تغییرات دومین اثر در تغییرات مصرف است درحالی که اثر ساختاری با سهم 1 درصد تأثیر چندانی بر تغییرات مصرف برق شهری ایران در این دوره ندارد. با توجه به اهمیت شرایط تجهیزات مصرف کننده برق بر مصرف برق خانگی، در مدل b مصرف برق به تفکیک در سه زیر بخش کنترل محیط، لوازم خانگی و لوازم شخصی بررسی و تغییرات مصرف در هریک از این زیر بخش ها به اثرات فعالیت، ساختاری و شدت انرژی تجزیه شد. بنا بر نتایج پژوهش درمجموع در تغییرات مصرف تجهیزات مصرف کننده برق در بخش خانگی ایران، اثر ساختاری 68 درصد و اثر فعالیت 43 درصد سهم در افزایش مصرف برق و اثر شدت انرژی سهم 11 درصدی در کاهش تغییرات مصرف برق تجهیزات خانگی در دوره 1375-1390 دارند. در مدل ترکیبی برای تحلیل دقیق تر و جزئی تر تغییرات مصرف برق خانگی در مناطق شهری با در نظر گرفتن هر دو بخش مناطق آب و هوایی و تجهیزات مصرف کننده برق، مصرف به 9 زیر بخش تجزیه شد و کل تغییرات در هریک از زیر بخش ها نیز به پنج اثر پیش راننده شامل اثرات فعالیت، ساختاری، شیوه زندگی، تراکم و شدت انرژی تجزیه گردید. نتایج پژوهش درمجموع این 9 زیر بخش حاکی از آن است که اثر شیوه زندگی با سهم 56 درصد بیشترین نقش را در تغییرات مصرف برق خانگی شهری ایران در دوره 1375-1390 دارد درحالی که اثرات فعالیت، تراکم و ساختاری هریک به ترتیب سهم 43، 33 و 1 درصدی از تغییرات مصرف دارند. در این دوره اثر شدت انرژی نیز موجب 31 درصد کاهش مصرف برق خانگی در مناطق شهری ایران شده است.

شبکه‎های توزیع آب از مهم‎ترین تأسیسات زیربنایی شهرها می‎باشند. بهینه‎سازی شبکه‎های توزیع آب در ابعاد مختلف همواره مورد نظر محققین بوده است. هدف اصلی پژوهش حاضر طرح یک شبکه توزیع آب شهری بر پایه بهینه‎سازی دو هدفه بود. اهداف بهینه‎سازی، کمینه نمودن هزینه و بیشینه نمودن امتیاز کلی شبکه از منظر پارامترهای بهره‎برداری و عملکردی منظور شدند. در این راستا پارامترهای بهره‎برداری و عملکردی شبکه بر پایه جنس لوله‎ها و بر مبنای امتیازهای منظور شده در نشریه 3-117 بازنگری اول (معاونت برنامه‎ریزی و نظارت راهبردی، 1392) انتخاب شدند. طرح بهینه مورد نظر بر روی بخشی از شبکه توزیع آب شهر تربت جام پیاده‎سازی و در فرآیند بهینه‎سازی هزینه‎ای از نرم‎افزار watergems v8i استفاده گردید. جبهه پارتوی بهینه‎سازی دو هدفه تصاویر واقع‎بینانه‎تری از طرح در اختیار قرار دادند که بر پایه آن می‎توان به یک طرح متعادل از هزینه و سطح عملکردی و بهره‎برداری دست یافت. نتایج مطالعه می‎تواند به طراحان و بهره‎برداران شبکه‎های توزیع آب شهری کمک شایانی نماید.

امروزه گرایش به سمت مقررات زدایی برق و از طرف دیگر افزایش پرشتاب مصرف انرژی الکتریکی موجب تغییر در الگوی بار و در نتیجه پیچیدگی در پیش بینی وضعیت سیستم گردیده است. بهره برداری از خطوط انتقال در نزدیکی حداکثر ظرفیت، فرسوده شدن بسیاری از تجهیزات سیستم های قدرت و آسیب پذیری این سیستم ها در برابر حملات خراب کارانه فیزیکی و سایبری نیز از جمله دیگر مواردی است که توجه محققین به مسئله آسیب پذیری سیستم قدرت را جلب نموده است. با توجه به ارتباط نزدیکی که بین رفتار فیزیکی و ساختار جغرافیایی سیستم قدرت وجود دارد به نحوی که هر تغییری در ساختار شبکه می تواند وضعیت بهره برداری یک سیستم قدرت و در نتیجه رفتار فیزیکی آن را تغییر دهد، در این پایان نامه آسیب پذیری شبکه قدرت بر مبنای دو رویکرد رفتار فیزیکی سیستم و ساختار جغرافیایی آن مورد بررسی قرار می گیرد. رویکرد اول بیانگر ارزیابی آسیب پذیری بر مبنای مطالعه امنیت استاتیکی سیستم قدرت می باشد. وضعیت نقطه کار شبکه، مسائل تخطی از حدود حرارتی ( اضافه بار در خطوط انتقال)، محدوده ولتاژ باس ها و میزان توان تولیدی نیروگاه ها از موضوعات مهم در بهره برداری سیستم قدرت می باشد. بدین منظور، برای اندازه گیری تخطی از قیود بهره برداری سیستم قدرت از شاخص عملکرد استفاده می شود . در این حالت آسیب پذیری سیستم قدرت بر اساس شاخص های عملکرد ولتاژ باس، توان انتقالی خط و توان تولیدی مورد ارزیابی قرار می گیرد. در رویکرد دوم بر مبنای الگوریتم پیشنهادی، آسیب پذیری شبکه با توجه به ساختار سیستم قدرت مورد ارزیابی قرار می-گیرد به گونه ای که استحکام شبکه کمی سازی شود. در روش پیشنهادی، بر مبنای نظریه گراف کوتاه ترین مسیرهای بین هر دو باس در شبکه شناسایی می شود. سپس، شاخصی برای هر باس و همچنین کل شبکه به دست می آید. بر اساس الگوریتم پیشنهادی سه شاخص استحکام باس به باس، متوسط استحکام باس و استحکام کل سیستم قدرت قابل دستیابی است. از دیگر کاربردهای روش پیشنهادی و با استفاده از ماتریس استحکام شبکه، شناسایی سریع وقوع پدیده جزیره ای شدن و نواحی ایزوله شده در سیستم قدرت می باشد. طرح پیشنهادی به عنوان یک ابزار مکمل برای تحلیل های مرسوم مطالعه آسیب پذیری سیستم قدرت معرفی می شود و این امکان را برای اپراتور سیستم قدرت فراهم می آورد تا با گرفتن تصمیمات درست و سریع بتواند اقدام کنترلی مناسب را به ازای وقوع هر حادثه بکار گیرد. روش پیشنهادی بر روی شبکه انتقال و فوق توزیع خراسان مورد تجزیه و تحلیل قرار می-گیرد.

الگوریتم تکامل تفاضلی یکی از موفق ترین و موثرترین روش های تکاملی برای مسئله جست و جوی سراسری است. مهمترین عملگر این الگوریتم جهش تفاضلی آن است که اعضای شرکت کننده در آن یا والدین بصورت تصادفی انتخاب می شوند اما در سال های اخیر تلاش هایی برای انتخاب هوشمند عناصر شرکت کننده در این عملگر انجام شده است. این تلاش ها معیار انتخاب خود را در یکی از دو فضای تابع هدف و یا فضای طراحی قرار می دهند حال آنکه در هر دو حالت اطلاعات موجود در فضای دیگر نادیده گرفته شده و از دست می رود. در این پایان نامه، الگوریتم تکامل تفاضلی مرجع معرفی شده است که در عملگر جهش، انتخاب هوشمند خود را بر اساس اطلاعات موجود در هر دو فضا انجام می دهد. همچنین، در این پایان نامه یک نماد جدید برای این الگوریتم مبتنی بر عملگر جهش پیشنهاد شده است که قابلیت استخراج و ساختن جهش های کارا و جدید را دارا می باشد. علاوه بر این، پس از معرفی جهش های جدید و مقایسه بسیار گسترده با سایر عملگرهای جهش گذشته، نسخه تعمیم یافته الگوریتم تکامل تفاضلی معرفی شده است. در این نسخه تعمیم یافته دو مجموعه از عملگرهای جهش وجود دارد که در هر نسل یکی از این دو مجموعه انتخاب شده و تمام جهش های آن روی جمعیت اعمال شده و سپس بهترین آن ها انتخاب می شود. نتایج شبیه سازی گسترده نشان از برتری محسوس هر دو روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش های هم دسته خود دارند. تمام بررسی های عملی بر روی 25 تابع مجموعه cec2005 و در محیط متلب صورت گرفته است که در نهایت نشان از برتری معنادار و متمایز الگوریتم تکامل تفاضلی تعمیم یافته در مقایسه با تمامی روش های مورد مقایسه دارد.

در روند تجاری ایران با سایر کشورها، تغییرات رابطه مبادله می تواند منافع ناشی از این تجارت را تحت تأثیر قرار دهد. با توجّه به نقش نفت در صادرات ایران، تغییرات قیمت نفت به خصوص در جهت افزایش، بر روی رابطه مبادله تأثیر دارد که چگونگی آن از اهمیّت ویژه ای برخوردار است. بنابراین، هدف اصلی این مطالعه بررسی اثر قیمت نفت در کوتاه مدّت و بلندمدّت بر رابطه مبادله خالص ایران به عنوان یک کشور عمده ی صادرکننده نفت است. بدین منظور، از الگوی خودتوضیح با وقفه های گسترده(ardl) برای تخمین روابط بین رابطه مبادله خالص و سایر متغیّرهای موردمطالعه، استفاده می شود. داده های موردنیاز از بانک مرکزی، بانک جهانی و کنفرانس تجارت و توسعه وابسته به سازمان ملل متّحد(آنکتاد) برای دوره زمانی 1981-2009 جمع آوری گردیده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که قیمت نفت در کوتاه مدّت و بلندمدّت مهم ترین عامل موثّر بر رابطه مبادله خالص است و بر آن اثر مثبت دارد. علاوه بر این، شوک افزایش قیمت نفت و تولید ناخالص داخلی حقیقی بر رابطه مبادله خالص در ایران، اثر مثبت دارند. هم چنین، متغیر دامی مربوط به کاهش قیمت نفت بر رابطه مبادله خالص ایران اثر منفی دارد. امّا اثر نرخ ارز حقیقی بر رابطه مبادله خالص در ایران، معنی دار نمی باشد

وجود ذخایر مناسب گاز طبیعی، نرخ کمتر تولید گازهای گلخانه ای و افزایش استفاده از واحدهای سیکل ترکیبی و توربین های گاز در بهره‏ موجب افزایش سهم گاز طبیعی در تولید برق شده است. این افزایش سهم گاز طبیعی در تولید برق باعث ایجاد یک وابستگی قوی بین صنایع برق و گاز طبیعی شده است. علاوه بر این مصرف بیش ازحد گاز و برق در کشور نسبت به استاندارد جهانی به دلیل واقعی نبودن قیمت این دو حامل، امکان تبدیل ایران به یک کشور وارد‏کننده انرژی را ممکن می‏سازد. تلاش‏های انجام شده در بحث شفاف‏سازی قیمت و تجدید ساختار صنعت گاز طبیعی در گام‏های نخستین و بیشتر در سطح عمده‏فروشی است. سیاست‏ها و قوانین تدوین شده در این زمینه نیز اجرایی نشده اند؛ لذا لزوم شناخت رابطه این دو صنعت در این زمینه نیز ضروری به نظر می‏رسد. در این پایان نامه ابتدا ابعاد مختلف مسئله بهره برداری یکپارچه شبکه گاز طبیعی و برق موردبررسی قرارگرفته است. در این بخش تمرکز بر هزینه انتقال شبکه گاز طبیعی و تأثیر آن در هزینه تولید برق است. شبکه انتقال گاز طبیعی و معادلات حاکم بر آن با محوریت نقش ایستگاه های تقویت فشار از دیدگاه فنی و اقتصادی مورد تحلیل و ارزیابی قرا گرفته است. همچنین تأثیر سوخت جایگزین در بهره برداری دو شبکه موردمطالعه قرارگرفته است. به دلیل عدم امکان بهره برداری یکپارچه دو شبکه گاز طبیعی و برق در عمل، پیشنهاد این پایان نامه ایجاد پل ارتباطی بین دو شبکه از طریق تعیین قیمت حاشیه محلی گره های شبکه گاز طبیعی است. در حال حاضر در ایران تعرفه فروش گاز طبیعی به واحدهای نیروگاهی در تمام گره های شبکه یکسان و به صورت غیرواقعی و مصنوعی است. در مسئله دوم، روش مناسب برای برآورد قیمت محلی گاز طبیعی معرفی می گردد. روش پیشنهادی می بایست باعث نزدیک شدن مصرف کنندگان شبکه گاز به ویژه واحدهای نیروگاهی به حالت بهینه بهره برداری یکپارچه هر دو شبکه شود. علاوه بر این باید در شرایط ویژه نظیر افزایش ارزش جهانی گاز طبیعی، حوادث طبیعی و اوج مصرف توانایی تغییر سریع تعرفه های فروش را داشته باشد. مطالعات این پایان نامه علاوه بر اجرا بر روی یک سیستم مطالعاتی نمونه، بر روی شبکه گاز طبیعی و برق سه استان خراسان رضوی، جنوبی و شمالی نیز اعمال شده است. در این قسمت تا حد امکان تلاش بر این بوده است که اطلاعات استفاده شده به واقعیت دو شبکه نزدیک باشد.

در طراحی بهینه سازه های فضاکار به دلیل پر عضو بودنشان نسبت به سازه های دیگر، زمان زیادتری برای تحلیل، طراحی و یا تعیین وزن آنها مورد نیاز می باشد. در این پایان نامه برای اجتناب از تحلیل های مکرر و وقت گیر مرسوم در روش های معمول، با استفاده از روش شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک، طراحی بهینه سازه های فضا کار از نوع چلیکی دو لایه انجام گردیده است. برای این کار، 600 نمونه سازه فضا کار چلیکی دو لایه با سه نوع توپولوژی مختلف با دهانه هایی بین 18 تا 60 متر و ضخامت 1 تا 2 متر تحلیل و طراحی شده و در هر مورد وزن بهینه سازه توسط روش ژنتیک الگوریتم تعیین گردیده است. نتایج حاصل برای آموزش و طراحی یک شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین وزن بهینه سازه به کار گرفته شده است. بدین ترتیب می توان با توجه به ابعاد زمین، مناسب ترین پوشش از نوع چلیک دو لایه را با یک توپولوژی مشخص به همراه ارتفاع، ضخامت و وزن بهینه پیشنهاد نمود.