927 resultados para optimal reactive power flow
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This paper presents the first multi vector energy analysis for the interconnected energy systems of Great Britain (GB) and Ireland. Both systems share a common high penetration of wind power, but significantly different security of supply outlooks. Ireland is heavily dependent on gas imports from GB, giving significance to the interconnected aspect of the methodology in addition to the gas and power interactions analysed. A fully realistic unit commitment and economic dispatch model coupled to an energy flow model of the gas supply network is developed. Extreme weather events driving increased domestic gas demand and low wind power output were utilised to increase gas supply network stress. Decreased wind profiles had a larger impact on system security than high domestic gas demand. However, the GB energy system was resilient during high demand periods but gas network stress limited the ramping capability of localised generating units. Additionally, gas system entry node congestion in the Irish system was shown to deliver a 40% increase in short run costs for generators. Gas storage was shown to reduce the impact of high demand driven congestion delivering a reduction in total generation costs of 14% in the period studied and reducing electricity imports from GB, significantly contributing to security of supply.
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In many countries wind energy has become an indispensable part of the electricity generation mix. The opportunity for ground based wind turbine systems are becoming more and more constrained due to limitations on turbine hub heights, blade lengths and location restrictions linked to environmental and permitting issues including special areas of conservation and social acceptance due to the visual and noise impacts. In the last decade there have been numerous proposals to harness high altitude winds, such as tethered kites, airfoils and dirigible based rotors. These technologies are designed to operate above the neutral atmospheric boundary layer of 1,300 m, which are subject to more powerful and persistent winds thus generating much higher electricity capacities. This paper presents an in-depth review of the state-of-the-art of high altitude wind power, evaluates the technical and economic viability of deploying high altitude wind power as a resource in Northern Ireland and identifies the optimal locations through considering wind data and geographical constraints. The key findings show that the total viable area over Northern Ireland for high altitude wind harnessing devices is 5109.6 km2, with an average wind power density of 1,998 W/m2 over a 20-year span, at a fixed altitude of 3,000 m. An initial budget for a 2MW pumping kite device indicated a total cost £1,751,402 thus proving to be economically viable with other conventional wind-harnessing devices.
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The European Union continues to exert a large influence on the direction of member states energy policy. The 2020 targets for renewable energy integration have had significant impact on the operation of current power systems, forcing a rapid change from fossil fuel dominated systems to those with high levels of renewable power. Additionally, the overarching aim of an internal energy market throughout Europe has and will continue to place importance on multi-jurisdictional co-operation regarding energy supply. Combining these renewable energy and multi-jurisdictional supply goals results in a complicated multi-vector energy system, where the understanding of interactions between fossil fuels, renewable energy, interconnection and economic power system operation is increasingly important. This paper provides a novel and systematic methodology to fully understand the changing dynamics of interconnected energy systems from a gas and power perspective. A fully realistic unit commitment and economic dispatch model of the 2030 power systems in Great Britain and Ireland, combined with a representative gas transmission energy flow model is developed. The importance of multi-jurisdictional integrated energy system operation in one of the most strategically important renewable energy regions is demonstrated.
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An optimal day-ahead scheduling method (ODSM) for the integrated urban energy system (IUES) is introduced, which considers the reconfigurable capability of an electric distribution network. The hourly topology of a distribution network, a natural gas network, the energy centers including the combined heat and power (CHP) units, different energy conversion devices and demand responsive loads (DRLs), are optimized to minimize the day-ahead operation cost of the IUES. The hourly reconfigurable capability of the electric distribution network utilizing remotely controlled switches (RCSs) is explored and discussed. The operational constraints from the unbalanced three-phase electric distribution network, the natural gas network, and the energy centers are considered. The interactions between the electric distribution network and the natural gas network take place through conversion of energy among different energy vectors in the energy centers. An energy conversion analysis model for the energy center was developed based on the energy hub model. A hybrid optimization method based on genetic algorithm (GA) and a nonlinear interior point method (IPM) is utilized to solve the ODSM model. Numerical studies demonstrate that the proposed ODSM is able to provide the IUES with an effective and economical day-ahead scheduling scheme and reduce the operational cost of the IUES.
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Current trends in the automotive industry have placed increased importance on engine downsizing for passenger vehicles. Engine downsizing often results in reduced power output and turbochargers have been relied upon to restore the power output and maintain drivability. As improved power output is required across a wide range of engine operating conditions, it is necessary for the turbocharger to operate effectively at both design and off-design conditions. One off-design condition of considerable importance for turbocharger turbines is low velocity ratio operation, which refers to the combination of high exhaust gas velocity and low turbine rotational speed. Conventional radial flow turbines are constrained to achieve peak efficiency at the relatively high velocity ratio of 0.7, due the requirement to maintain a zero inlet blade angle for structural reasons. Several methods exist to potentially shift turbine peak efficiency to lower velocity ratios. One method is to utilize a mixed flow turbine as an alternative to a radial flow turbine. In addition to radial and circumferential components, the flow entering a mixed flow turbine also has an axial component. This allows the flow to experience a non-zero inlet blade angle, potentially shifting peak efficiency to a lower velocity ratio when compared to an equivalent radial flow turbine.
This study examined the effects of varying the flow conditions at the inlet to a mixed flow turbine and evaluated the subsequent impact on performance. The primary parameters examined were average inlet flow angle, the spanwise distribution of flow angle across the inlet and inlet flow cone angle. The results have indicated that the inlet flow angle significantly influenced the degree of reaction across the rotor and the turbine efficiency. The rotor studied was a custom in-house design based on a state-of-the-art radial flow turbine design. A numerical approach was used as the basis for this investigation and the numerical model has been validated against experimental data obtained from the cold flow turbine test rig at Queen’s University Belfast. The results of the study have provided a useful insight into how the flow conditions at rotor inlet influence the performance of a mixed flow turbine.
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Cette thèse se compose de trois articles sur les politiques budgétaires et monétaires optimales. Dans le premier article, J'étudie la détermination conjointe de la politique budgétaire et monétaire optimale dans un cadre néo-keynésien avec les marchés du travail frictionnels, de la monnaie et avec distortion des taux d'imposition du revenu du travail. Dans le premier article, je trouve que lorsque le pouvoir de négociation des travailleurs est faible, la politique Ramsey-optimale appelle à un taux optimal d'inflation annuel significativement plus élevé, au-delà de 9.5%, qui est aussi très volatile, au-delà de 7.4%. Le gouvernement Ramsey utilise l'inflation pour induire des fluctuations efficaces dans les marchés du travail, malgré le fait que l'évolution des prix est coûteuse et malgré la présence de la fiscalité du travail variant dans le temps. Les résultats quantitatifs montrent clairement que le planificateur s'appuie plus fortement sur l'inflation, pas sur l'impôts, pour lisser les distorsions dans l'économie au cours du cycle économique. En effet, il ya un compromis tout à fait clair entre le taux optimal de l'inflation et sa volatilité et le taux d'impôt sur le revenu optimal et sa variabilité. Le plus faible est le degré de rigidité des prix, le plus élevé sont le taux d'inflation optimal et la volatilité de l'inflation et le plus faible sont le taux d'impôt optimal sur le revenu et la volatilité de l'impôt sur le revenu. Pour dix fois plus petit degré de rigidité des prix, le taux d'inflation optimal et sa volatilité augmentent remarquablement, plus de 58% et 10%, respectivement, et le taux d'impôt optimal sur le revenu et sa volatilité déclinent de façon spectaculaire. Ces résultats sont d'une grande importance étant donné que dans les modèles frictionnels du marché du travail sans politique budgétaire et monnaie, ou dans les Nouveaux cadres keynésien même avec un riche éventail de rigidités réelles et nominales et un minuscule degré de rigidité des prix, la stabilité des prix semble être l'objectif central de la politique monétaire optimale. En l'absence de politique budgétaire et la demande de monnaie, le taux d'inflation optimal tombe très proche de zéro, avec une volatilité environ 97 pour cent moins, compatible avec la littérature. Dans le deuxième article, je montre comment les résultats quantitatifs impliquent que le pouvoir de négociation des travailleurs et les coûts de l'aide sociale de règles monétaires sont liées négativement. Autrement dit, le plus faible est le pouvoir de négociation des travailleurs, le plus grand sont les coûts sociaux des règles de politique monétaire. Toutefois, dans un contraste saisissant par rapport à la littérature, les règles qui régissent à la production et à l'étroitesse du marché du travail entraînent des coûts de bien-être considérablement plus faible que la règle de ciblage de l'inflation. C'est en particulier le cas pour la règle qui répond à l'étroitesse du marché du travail. Les coûts de l'aide sociale aussi baisse remarquablement en augmentant la taille du coefficient de production dans les règles monétaires. Mes résultats indiquent qu'en augmentant le pouvoir de négociation du travailleur au niveau Hosios ou plus, les coûts de l'aide sociale des trois règles monétaires diminuent significativement et la réponse à la production ou à la étroitesse du marché du travail n'entraîne plus une baisse des coûts de bien-être moindre que la règle de ciblage de l'inflation, qui est en ligne avec la littérature existante. Dans le troisième article, je montre d'abord que la règle Friedman dans un modèle monétaire avec une contrainte de type cash-in-advance pour les entreprises n’est pas optimale lorsque le gouvernement pour financer ses dépenses a accès à des taxes à distorsion sur la consommation. Je soutiens donc que, la règle Friedman en présence de ces taxes à distorsion est optimale si nous supposons un modèle avec travaie raw-efficace où seule le travaie raw est soumis à la contrainte de type cash-in-advance et la fonction d'utilité est homothétique dans deux types de main-d'oeuvre et séparable dans la consommation. Lorsque la fonction de production présente des rendements constants à l'échelle, contrairement au modèle des produits de trésorerie de crédit que les prix de ces deux produits sont les mêmes, la règle Friedman est optimal même lorsque les taux de salaire sont différents. Si la fonction de production des rendements d'échelle croissant ou decroissant, pour avoir l'optimalité de la règle Friedman, les taux de salaire doivent être égales.
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Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06
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The effect of Reynolds number variation in a vertical double pipe counterflow heat exchanger due to the changes in viscosity can cause the change in flow regime, for instance, when heats up and cools down, it can convert from turbulent to laminar or inversely, that can have significant effect on heat transfer coefficient and pressure drop. Mainly, the range of transition phase has been studied in this study with the investigation of silica nanofluid dispersed in water in three different concentrations. The results have been compared with distilled water sample and showed a remarkable raise in heat transfer coefficient while pressure drop has been increased respectively, as well. Although pumping power has to go up at the same time and it is a drawback, heat transfer efficiency grows for diluted samples. On the other hand, for the most concentrated sample, effect of pressure drop dominates which leads to decline in the overall efficiency.
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Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08
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In the casting of reactive metals, such as titanium alloys, contamination can be prevented if there is no contact between the hot liquid metal and solid crucible. This can be achieved by containing the liquid metal by means of high frequency AC magnetic field. A water cooled current-carrying coil, surrounding the metal can then provide the required Lorentz forces, and at the same time the current induced in the metal can provide the heating required to melt it. This ‘attractive’ processing solution has however many problems, the most serious being that of the control and containment of the liquid metal envelope, which requires a balance of the gravity and induced inertia forces on the one side, and the containing Lorentz and surface tension forces on the other. To model this process requires a fully coupled dyna ic solution of the flow fields, magnetic field and heat transfer/melding process to account for. A simplified solution has been published previously providing quasi-static solutions only, by taking the irrotational ‘magnetic pressure’ term of the Lorentz force into account. The authors remedy this deficiency by modelling the full problem using CFD techniques. The salient features of these techniques are included in this paper, as space allows.
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Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08
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La carbonatation minérale dans les résidus miniers est un moyen sûr et permanent de séquestrer le CO2 atmosphérique. C’est un processus naturel et passif qui ne nécessite aucun traitement particulier et donc avantageux d’un point de vue économique. Bien que la quantité de CO2 qu’il soit possible de séquestrer selon ce processus est faible à l’échelle globale, dans le cadre d’un marché du carbone, les entreprises minières pourraient obtenir des crédits et ainsi revaloriser leurs résidus. À l’heure actuelle, il y a peu d’informations pour quantifier le potentiel de séquestration du CO2 de façon naturelle et passive dans les piles de résidus miniers. Il est donc nécessaire d’étudier le phénomène pour comprendre comment évolue la réaction à travers le temps et estimer la quantité de CO2 qui peut être séquestrée naturellement dans les piles de résidus. Plusieurs travaux de recherche se sont intéressés aux résidus miniers de Thetford Mines (Québec, Canada), avec une approche principalement expérimentale en laboratoire. Ces travaux ont permis d’améliorer la compréhension du processus de carbonatation, mais ils nécessitent une validation à plus grande échelle sous des conditions atmosphériques réelles. L’objectif général de cette étude est de quantifier le processus de carbonatation minérale des résidus miniers sous des conditions naturelles, afin d’estimer la quantité de CO2 pouvant être piégée par ce processus. La méthodologie utilisée repose sur la construction de deux parcelles expérimentales de résidus miniers situées dans l’enceinte de la mine Black Lake (Thetford Mines). Les résidus miniers sont principalement constitués de grains et de fibres de chrysotile et lizardite mal triés, avec de petites quantités d’antigorite, de brucite et de magnétite. Des observations spatiales et temporelles ont été effectuées dans les parcelles concernant la composition et la pression des gaz, la température des résidus, la teneur en eau volumique, la composition minérale des résidus ainsi que la chimie de l’eau des précipitations et des lixiviats provenant des parcelles. Ces travaux ont permis d’observer un appauvrissement notable du CO2 dans les gaz des parcelles (< 50 ppm) ainsi que la précipitation d’hydromagnésite dans les résidus, ce qui suggère que la carbonatation minérale naturelle et passive est un processus potentiellement important dans les résidus miniers. Après 4 ans d’observations, le taux de séquestration du CO2 dans les parcelles expérimentales a été estimé entre 3,5 et 4 kg/m3/an. Ces observations ont permis de développer un modèle conceptuel de la carbonatation minérale naturelle et passive dans les parcelles expérimentales. Dans ce modèle conceptuel, le CO2 atmosphérique (~ 400 ppm) se dissout dans l’eau hygroscopique contenue dans les parcelles, où l’altération des silicates de magnésium forme des carbonates de magnésium. La saturation en eau dans les cellules est relativement stable dans le temps et varie entre 0,4 et 0,65, ce qui est plus élevé que les valeurs de saturation optimales proposées dans la littérature, réduisant ainsi le transport de CO2 dans la zone non saturée. Les concentrations de CO2 en phase gazeuse, ainsi que des mesures de la vitesse d’écoulement du gaz dans les cellules suggèrent que la réaction est plus active près de la surface et que la diffusion du CO2 est le mécanisme de transport dominant dans les résidus. Un modèle numérique a été utilisé pour simuler ces processus couplés et valider le modèle conceptuel avec les observations de terrain. Le modèle de transport réactif multiphase et multicomposant MIN3P a été utilisé pour réaliser des simulations en 1D qui comprennent l’infiltration d’eau à travers le milieu partiellement saturé, la diffusion du gaz, et le transport de masse réactif par advection et dispersion. Même si les écoulements et le contenu du lixivat simulés sont assez proches des observations de terrain, le taux de séquestration simulé est 22 fois plus faible que celui mesuré. Dans les simulations, les carbonates précipitent principalement dans la partie supérieure de la parcelle, près de la surface, alors qu’ils ont été observés dans toute la parcelle. Cette différence importante pourrait être expliquée par un apport insuffisant de CO2 dans la parcelle, qui serait le facteur limitant la carbonatation. En effet, l’advection des gaz n’a pas été considérée dans les simulations et seule la diffusion moléculaire a été simulée. En effet, la mobilité des gaz engendrée par les fluctuations de pression barométrique et l’infiltration de l’eau, ainsi que l’effet du vent doivent jouer un rôle conséquent pour alimenter les parcelles en CO2.
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Flow experience, a holistic sensation of total involvement in an activity, seems to have positive influences on musical performance activities. Although its main requirements (balance between challenges and skills, clear goals and unequivocal feedback) are inherent elements of musical practice, there is a lack of research about flow occurrences in the context of musical practice and on how specific practice behaviours affect the experience of flow and its particular dimensions. The aims of this thesis were to investigate advanced performersʼ dispositions to flow in musical practice, and to investigate whether the frequency of these experiences of holistic engagement with practice are associated with self-regulatory practice behaviours. 168 advanced classicallytrained performers (male = 50.0%; female = 50.0%), ranging in age from 18 to 74 years (m = 34.41, SD = 12.39), answered a survey that included two measures: the Dispositional Short Flow Scale, assessing performersʼ flow dispositions, and the Self-Regulated Practice Behaviours Questionnaire, developed specifically for the present research. The overall results of the survey suggested that advanced musicians have high dispositions to flow in musical practice, but not associated with the participantsʼ demographic characteristics. Three of the individual flow indicators were less experienced, suggesting that the most intense flow experiences are rare in musical practice. However, the results point to the existence of another relevant experience, named optimal practice experience. Practice engagement levels were positively associated with knowledge of oneʼs own personal resources and a capacity for practice organization, but not with inclusion/use of external resources. A capacity for setting optimal practice goals was related to self-regulation and to immersion aspects of flow. Current findings offer new clues about the assessment of flow dispositions in performers, helping to clarify how daily practice can heighten positive affective responses in musicians who are vulnerable to the requirements and difficulties of deliberate practice, as well as to other negative practice outcomes. The current research questions issues pertaining to the optimization and sustaining of flow in daily practice, suggesting future directions in the study of the affective subjective functioning of engagement with deliberate practice.
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Recently, there has been considerable interest in solving viscoelastic problems in 3D particularly with the improvement in modern computing power. In many applications the emphasis has been on economical algorithms which can cope with the extra complexity that the third dimension brings. Storage and computer time are of the essence. The advantage of the finite volume formulation is that a large amount of memory space is not required. Iterative methods rather than direct methods can be used to solve the resulting linear systems efficiently.
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Creative ways of utilising renewable energy sources in electricity generation especially in remote areas and particularly in countries depending on imported energy, while increasing energy security and reducing cost of such isolated off-grid systems, is becoming an urgently needed necessity for the effective strategic planning of Energy Systems. The aim of this research project was to design and implement a new decision support framework for the optimal design of hybrid micro grids considering different types of different technologies, where the design objective is to minimize the total cost of the hybrid micro grid while at the same time satisfying the required electric demand. Results of a comprehensive literature review, of existing analytical, decision support tools and literature on HPS, has identified the gaps and the necessary conceptual parts of an analytical decision support framework. As a result this research proposes and reports an Iterative Analytical Design Framework (IADF) and its implementation for the optimal design of an Off-grid renewable energy based hybrid smart micro-grid (OGREH-SμG) with intra and inter-grid (μG2μG & μG2G) synchronization capabilities and a novel storage technique. The modelling design and simulations were based on simulations conducted using HOMER Energy and MatLab/SIMULINK, Energy Planning and Design software platforms. The design, experimental proof of concept, verification and simulation of a new storage concept incorporating Hydrogen Peroxide (H2O2) fuel cell is also reported. The implementation of the smart components consisting Raspberry Pi that is devised and programmed for the semi-smart energy management framework (a novel control strategy, including synchronization capabilities) of the OGREH-SμG are also detailed and reported. The hybrid μG was designed and implemented as a case study for the Bayir/Jordan area. This research has provided an alternative decision support tool to solve Renewable Energy Integration for the optimal number, type and size of components to configure the hybrid μG. In addition this research has formulated and reported a linear cost function to mathematically verify computer based simulations and fine tune the solutions in the iterative framework and concluded that such solutions converge to a correct optimal approximation when considering the properties of the problem. As a result of this investigation it has been demonstrated that, the implemented and reported OGREH-SμG design incorporates wind and sun powered generation complemented with batteries, two fuel cell units and a diesel generator is a unique approach to Utilizing indigenous renewable energy with a capability of being able to synchronize with other μ-grids is the most effective and optimal way of electrifying developing countries with fewer resources in a sustainable way, with minimum impact on the environment while also achieving reductions in GHG. The dissertation concludes with suggested extensions to this work in the future.