نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

بررسی سری‌های زمانی از انرژی الکتریکی تولید شده توسط توربین‌های بادی و سلول‌های خورشیدی نشان می‌دهد، که انرژی تولید شده با توجه به شرایط جغرافیایی افت و خیزهای زیادی به‌ همراه خود دارد. این افت و خیز‌های موجود باعث شده است که نه تنها سهم دریافتی از این منابع اندک باشد بلکه موجب ناپایداری نیروگاه‌های برقی شده است. با بررسی چندین داده مختلف از کشورها و نواحی متفاوت با بسامد ثانیه و دقیقه نشان می‌دهیم که رفتارهای مقیاسی متفاوتی در بازه‌های مختلف زمانی وجود دارد و دیگر خصوصیات تصادفی و غیرخطی آنها را آشکار می‌سازیم. همچنین به مقایسه رفتارهای غیرگوسی این مناطق با هم می‌پردازیم و نشان می‌دهیم که بررسی خواص بس برخالی این داده‌ها به ما کمک می‌کند تا میزان ناپایداری این انرژی‌های دریافتی را بهتر بسنجیم.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the fluctuations of solar and wind energy

نویسندگان [English]

  • M R Rahimi Tabar
  • A Madanchi
  • M R Absalan
  • M Anvari

چکیده [English]

A time series study of the electrical energy generated by wind turbines and solar cells shows that the energy produced has a lot of fluctuations due to the geographic conditions. These ups and downs have caused not only the share of these sources to be marginal, but also they lead to the volatility of electric power plants. By examining several different data from different countries and regions with the frequency of second and minute, we show that different scale behaviors exist at different time intervals and reveal their other random and nonlinear characteristics. We also compare the non-Gaussian behavior of these regions together, showing that studying the properties of such data helps us to better measure the incidence of these energies

کلیدواژه‌ها [English]

  • stochastic processes
  • complex systems
  • solar irradiane
  • wind power
  • probability density function
  • MFDFA

1. A Schavan, Germanyffs Energy Research Plan, Science (2010) 330295. 2. P Milan, M Wächter, and J Peinke, Phys. Rev. Lett. 110 (2013) 138701. 3. A Woyte, R Belmans, and J Nijs, Analysis and Statistics, Sol. Energy, 81 (2007) 195. 4. A Madanchi, M Absalan, G Lohmann, M Anvari and M R Rahimi Tabar, Solar Energy, 144 (2017) 1. 5. M Anvari et al., New J. Phys., 18 (2016) 063027. 6. http : //entsoe.eu/ 7. G Andersson., Modeling and analysis of electric power systems ETH Zurich (2008) (http://eeh.ee.ethz.ch) 8. German TSOs Internet platform for control reserve tendering, 2015ff (https://regelleistung.net/) 9. Data can be downloaded under http://unioldenburg.de/fileadmin/ 10. www.tennettso.de/site/Transparenz/veroeffentlichungen/netzkennzahlen/tatsaechlicheund-prognostiziertewindenergieeinspeisung. 11. www.eirgridgroup.com/operations/systemperformancedata/windgeneration/. 12. M Sengupta and A Andreas, Oahu Solar Measurement Grid (1-Year Archive):1-Second Solar Irradiance DA-5500- 56506 Oahu, Hawaii (Data); NREL(2010), (http://dx.doi.org/10.5439/1052451). 13. The data set are available atffftp://ftp.bsrn.awi.de/ see alsoffhttp://bsrn.awi.de/data/data-retrievalvia-ftp.html 14. H G Beyer, A Hammer, J Luther, J Poplawska, K Stolzenburg, and P Wieting, Sol. Energy, 52 (1994) 379. 15. R Friedrich, J Peinke, M Sahimi and M R Rahimi Tabar, Phys. Rep. 506 (2011) 87. 16. P Ineichen, Solar Energy 80 (2006) 468. 17. A Hammer, D Heinemann, A Westerhellweg, H G Beyer, and C Reise, 9th Conf. on Satellite Meteorology and Oceanography No. 2 (1998). 18. U Frisch, “Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov Cambridge”, Cambridge University Press (1996). 19. B Castaing, Y Gagne, and E Hopfinger, Physica D, 46 (1990) 177 20. F Chilla, J Peinke, and B Castaing, J. Phys. II 6 (1996) 455. 21. L Chevillard and C Meneveau, Phys. Rev. Lett. 97 (2006) 174501. 22. K R Sreenivasan, Rev. Mod. Phys. 71 (1999) S383. 23. G Falkovich, K Gawedzki, and M Vergassola, Rev. Mod. Phys. 73 (2001) 913. 24. J Apt, J. Power Sources, 169 (2007) 369. 25. M R Rahimi Tabar, M Anvari, G Lohmann, D Heinemann, M Wächter, P Milan, E Lorenz, and J Peinke, Eur. Phys. J. Spec. Top. 223 (2014) 2637. 26. R Calif and F G Schmitt, J. Wind Eng.Ind. Aerodyn. 109 (2012) 1. 27. A E Curtright and J Apt, Res. Appl. 16 (2008) 241. 28. O Kamps, “Characterizing the Fluctuations of Wind Power Production by Multi-Time Statistics Wind Energy—Impact of Turbulence”, ed M Hölling et al., Berlin: Springer (2014). 29. R Baïle and J-F Muzy, Phys. Rev. Lett. 105 (2010) 254501 30. R Wood and P R Field, J. Clim. 24 (2011) 4800 31. C Tsallis, J. Stat. Phys. 52 (1988) 479. 32. J W Kantelhardt, “Mathematics of Complexity and595 Dynamical Systems”, New York, Springer (2011) 463. 33. A Eke, P Herman, L Kocsis, L R Kozak, Physiol. Meas. 23 (2002) R1-38 34. C K Peng, S V Buldyrev, S Havlin, M Simons, H E Stan- ley, A L Goldberger, Phys. Rev. E 49 (1994) 1685. 35. L Xu, P C h Ivanov, K Hu, Z Chen, A Carbone, H E Stan- ley, Phys. Rev. E 71 (2005) 051101. 36. Z Chen, P C h Ivanov, K Hu, H E Stanley, 567 Phys. Rev. E 65 (2002) 041107. 37. K Hu, P C h Ivanov, Z Chen, P Carpena, H E Stanley, 583 Phys. Rev. E 64 (2001) 011114. 38. J W Kantelhardt, S A Zschiegner, E Koscielny-Bunde, 601 S Havlin, A Bunde, and H E Stanley, Physica A 316, 87 (2002) 441. 39. S M Ossadnik, S B Buldyrev, A L Goldberger, S Havlin, R N Mantegna, C K Peng, M Simons, and H E Stanley, Biophys. J. 67(1994) 64. 40. M S Taqqu, V Teverovsky, and W Willinger, Fractals 3 (1995) 785. 41. A Bunde, S Havlin, J W Kantelhardt, T Penzel, and J H Peter, Phys. Rev. Lett. 85, 564 (2000) 3736. 42. J Feder, “Fractals”, Plenum Press, New York (1988). 43. H O Peitgen, H Jurgens, and D Saupe, “Chaos And Fractals”, Springer-Verlag, New York (1992) 659. 44. M S Movahed, G Jafari, F Ghasemi, S Rahvar, and M R Rahimi, J. Stat. Mech. Theory (2006) P02003. 45. J W Kantelhardt, E Koscielny-Bunde, and H H A Rego, Physica A 599295 (2001) 441. 46. Y Ashkenazy, D R Baker, H Gildor, and S Havlin, Geophys. Res. Lett. 30 (2003) 2146. 47. A Biswas, T B Zeleke, and B C Si, Nonlin. Processes Geophys. 19 (2012) 227. 48. D Sornette, Phys. Rep. 378 (2003) 1. 49. V S L’vov, A Pomyalov, and I Procaccia, Phys. Rev. E 63 (2001) 056118. 50. D Sornette, Int. J. Terraspace, Sci. Eng. 2 (2009 ) 1. 51. Ł Czarnecki and D Grech, Acta, Phys. Pol. A 117 (2010) 623. 52. W X Zhou, Europhys. Lett. 88 (2009) 28004. 53. G Oh, C Eom, S Havlin, W S Jung, F Wang, H E Stanley, and S Kim, Eur. Phys. J. B 85 (2012) 214.

تحت نظارت وف بومی