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.

در این پایان نامه به بررسی و آنالیز مشخصات الکتریکی و گرمایی نانو ترانزیستورهای سیلیسیم ژرمانیم روی عایق و ارائه ی چندین ساختار نوین برای آن ها پرداخته ایم. با پیشرفت تکنولوژی، اندازه ی ترانزیستورها در مقیاس نانومترخواهند شد تا بتوان از تعداد بیشتری از آن ها در مدارات توان پایین استفاده نمود. کوچک سازی ترانزیستورها، مشکلات الکتریکی و گرمایی زیادی را از قبیل اثرات کانال کوتاه، اثرات حامل های داغ، خودگرمایی و کاهش موبیلیتی ترانزیستور بوجود خواهد آورد. بنابراین در ساختارهای ارائه شده در این پایان نامه سعی بر آن شده است تا با مهندسی ناخالصی کانال، لایه ی عایق مدفون و توزیع سیلیسیم ژرمانیم کانال، تا حد ممکن مشکلات ترانزیستورهای کانال کوتاه را بهبود بخشیم. ابتدا ترانزیستور سیلیسیم ژرمانیم روی عایقی با توزیع افقی تدریجی ناخالصی کانال مورد مطالعه قرار گرفته است که بهبود جریان نشتی، اثر الکترون گرم و کانال کوتاه را به دنبال خواهد داشت. علاوه بر این به کارگیری این نوع توزیع ناخالصی در کانال ترانزیستور سیلیسیم روی عایق سبب کاهش دمای آن خواهد شد. در ساختار بهینه سازی شده ی بعدی از توزیع ابتکاری پله ای برای سیلیسیم ژرمانیم استفاده شده است. افزایش قابل توجه موبیلیتی، سرعت حامل ها، جریان درین و بهبود اثر حامل های داغ از نتایج استفاده ی این نوع توزیع می باشد. سپس باردیگر به مهندسی ناخالصی کانال پرداخته ایم. توزیع عمودی تدریجی ناخالصی در کانال که از مقدار کم به زیاد توزیع می شود سبب بهبود جریان حالت روشن و خاموش ترانزیستور و اثرات کانال کوتاه خواهد شد. در شیوه ی توزیع دیگر، ناخالصی به طور عمودی و از مقدار زیاد به کم توزیع شده است که این نوع توزیع ناخالصی بهبود قابل توجه مشخصات الکتریکی و گرمایی را به دنبال خواهد داشت. در نهایت نیز به مهندسی لایه ی اکسید مدفون در ترانزیستور سیلیسیم روی عایق، جهت بهبود پدیده ی خود گرمایی پرداخته ایم. استفاده از عایق مدفون دو ماده ای و لایه ی مدفون بدون ناخالصی سیلیسیم، منجر به کاهش دمای ترانزیستور، افزایش موبیلیتی و جریان درین خواهد شد.

تجربه های غیر رقابتی در صنعت برق بخصوص در بخش تولید، منجر به پیدایش مفهومی به نام قدرت بازار شده است. زمانی که مالک یک واحد تولیدی بتواند به طرز قابل توجهی (به صورت انحصاری) بر قیمت تأثیر گذار باشد قدرت بازار ظهور پیدا می کند. با توجه به اهمیت موضوع کارهای مختلفی برای ارزیابی این پارامتر و جلوگیری از بروز آن صورت گرفته است. در این پایان نامه ابتدا اصول ریاضی تئوری بازی، تابع نیکایدو ایزودا و ضریب ریسک پذیری به صورت کامل بررسی شده و جزییات با ذکر مثال های مختلف تشریح شده اند. در ادامه موارد فوق با ذکر مرجع در شرایط مشابه پیاده سازی شده و صحت کارکرد روش نشان داده شده است. سپس جهت بررسی قدرت بالقوه بازار با استفاده از تغییر شرایط عرضه و تقاضا، حالت هایی که ممکن است در آنها قدرت بازار بوجود آید شبیه سازی شده و قدرت بازار با شاخص هایی عددی نشان داده شده است. روش استفاده شده بدلیل سرعت بالا و اعتمادپذیری مناسب قابلیت بکارگیری آنلاین را نیز دارد.

در این پایان نامه هدف پیاده سازی یک الگوریتم مناسب برای مدیریت توان بین منابع تولید انرژی در یک سیستم تولید توان ترکیبی شامل توربین بادی، پیل سوختی و ذخیره ساز انرژی می باشد. در طراحی استراتژی مدیریت توان، شاخص هایی نظیر تأمین توان بار، حالت شارژ ذخیره ساز انرژی، قرارگیری در نقاط بهینه عملکردی هر یک از منابع بادی و پیل سوختی، بهره برداری بهینه از سوخت در پیل های سوختی و ... در نظر گرفته می شود. همچنین با طراحی یک کنترل کننده فازی مناسب به دنبال کنترل هر یک از منابع تولید توان در سیستم مورد نظر می باشیم. این کنترل کننده به دلیل مزایایی از قبیل پاسخ مناسب در حالات تعیین شده، خروجی مناسب در حالتی که ورودی ها در بازه هایی غیر از بازه های تعیین شده قرار دارند و عملکرد هوشمند این کنترل کننده، مورد استفاده قرار گرفته است. در این سیستم، توان تولیدی توربین بادی، میزان توان مورد نیاز بار و سطح شارژ باتری ها به عنوان ورودی های کنترل کننده می باشند. از آنجا که در این سیستم به دنبال بهره برداری بهینه از سیستم و با هدف کاهش هزینه ها می باشیم، و با توجه به اینکه عامل اصلی در تعیین هزینه های این سیستم میزان سوخت مصرفی پیل و به تبع آن توان تولیدی پیل می باشد، لذا میزان توان مرجع تولیدی که باید توسط پیل سوختی برای پوشش بار تولید شود، به عنوان خروجی کنترل کننده می باشد.

با افزایش سطح نفوذ توان بادی در بازارهای برق، چگونگی اثرگذاری همبستگی تولید توان مزارع بادی و همچنین همبستگی تولید توان بادی و بار الکتریکی بر خروجی¬های بازار برق مسئله¬ای در خور توجه است. در این پایان¬نامه، با استفاده از اطلاعات واقعی باد و بار، همبستگی این متغیرهای تصادفی ارزیابی می¬گردد. در یک چارچوب شبیه¬سازی، آثار این متغیرهای تصادفی همبسته بر خروجی¬های بازار برق به صورت آماری تحلیل می¬شود. همچنین قیود زمانی واحدهای تولید قابل دیسپچ در مدل تسویه بازار در نظر گرفته می¬شود. به این ترتیب، امکان بررسی چگونگی اثرگذاری این قیود و هزینه¬های مربوطه نیز میسر می¬شود. خروجی¬های بازار برای سطوح مختلف همبستگی زمانی-مکانی متغیرهای تصادفی ورودی، به صورت آماری محاسبه می-شود. برای ارزیابی چگونگی تغییر آثار متغیرهای تصادفی همبسته ناشی از تنوع فناوری واحدهای تولید قابل دیسپچ، خروجی¬های بازار برای سطوح مختلف بار تحلیل می¬گردد. خروجی¬ها و نتایج قابل توجه در قالب یک مثال و مطالعه موردی ارائه می¬شود.

در این پایان¬نامه دو روش بهینه¬سازی برای یک خودرو هایبربد پیل سوختی/ باتری با قابلیت اتصال به شبکه معرفی می¬شود. در ابتدا به معرفی یک مدل تئوری برای توصیف ارتباط بین پارامترهای انتقال توان و عملکرد خودرو می¬پردازیم. بررسی نتایج نشان می¬دهد که در شرایط کار معمولی موتور الکتریکی، حداکثر سرعت و مسافت طی شونده توسط خودرو به صورت خطی تحت تأثیر پارامترهایی مثل راندمان پیل، توان خروجی پیل، جرم هیدروژن ذخیره شده مخزن، توان جانبی، ظرفیت باتری و مقاومت متوسط باتری قرار می¬گیرند. علاوه بر این زمان شتاب نیز به صورت خطی به پارامترهای ذکر شده به غیر از پارامترهای مرتبط با باتری بستگی دارد. در ادامه با طرح یک مسئله بهینه سازی سعی در کمینه کردن هزینه کلی سیستم خودرو می¬نماییم که این هزینه شامل هزینه ثابت (هزینه خرید باتری و پیل سوختی) و هزینه نگه¬داری و عملکرد خودرو (هزینه هیدروژن مصرفی و الکتریسیته دریافتی از شبکه) می¬باشد. در ادامه با در نظر گرفتن یک سری قیود سعی در حداقل کردن هزینه ثابت و نگه¬داری خودرو می¬نماییم. با حل مسئله بهینه¬سازی و به¬دست آوردن مقادیر بهینه سپس برای تایید درستی عملکرد خودرو با استفاده از نرم¬افزار advisor صحت و درستی نتایج را نشان می¬دهیم. در پایان با استفاده از الگوریتم ژنتیک و با استفاده از قابلیت نرم¬افزار advisor اقدام به حل مسئله بهینه¬سازی در دو سیکل حرکتی استاندارد می¬نماییم.