مدیریت انرژی ساختمان هوشمند

ترجمه تخصصی مدیریت انرژی در ساختمان های هوشمند

یکی از ویژگی اصلی خانه‌های هوشمند، توانایی برنامه‌ریزی کنترل‌کننده‌ها جهت زمان‌بندی بهینه در هنگام اتصال لوازم خانگی به برق است. همچنین در برخی از مواقع، مصرف کنندگان برای مدیریت استفاده خود می توانند کنترلرهای هوشمند و کنتورهای هوشمند را در منازل خود نصب کنند. همچنین یک سیستم مدیریت انرژی خانگی (HEMS) می‌تواند عملیات بهینه لوازم خانگی و لوازم آشپزخانه الکتریکی را به منظور به حداقل رساندن هزینه های روزانه کاربران نهایی زمانبندی کند. ترجمه تخصصی مقالات و کتاب های رشته مهندسی برق. همچنین، نصب صفحات فتوولتائیک (PV) می تواند مزایای بیشماری را برای مصرف کنندگان در پی داشته باشد، به طوریکه آنها می توانند در منطقه خصوصی خود از تولید برق محلی سود ببرند. با توجه به اینکه تولید توان PV تنها به تابش خورشید وابسته است، نصب دستگاه‌های ذخیره انرژی الکتریکی (EES) برای این مصرف‌کنندگان می‌تواند به بهبود انعطاف‌پذیری تولید توان منجر شود. همچنین، با نصب دستگاه های EES، کاربران نهایی می توانند از تعرفه های مختلف انرژی در طول روز با زمانبندی بهینه شارژ/تخلیه EES آگاه شده و هزینه های مصرفی روزانه خود را به حداقل برسانند.

سفارش ترجمه تخصصی رشته مهندسی برق

این مطالعه برای زمانبندی HEMS، با هدف کمینه سازی/ کاهش هزینه های مصرفی انرژی روزانه یک مدل برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) را ارائه می دهد. در این مدل، با توجه به انواع لوازم خانگی و مکانیزم قیمت گذاری زمان استفاده/ بهره برداری (TOU)، توسط صفحه PV، عملیات خود مولدی برای عملکرد بهینه دستگاه های EES انجام می گیرد.

ساختمان های هوشمند و سامانه مدیریت انرژی خانه

با توجه به قوانین بازار برق، قبض برق بر مبنای میزان مصرف انرژی ساعتی صادر می شود. در سمت کاربر نهایی، از طریق زمانبندی بهینه در هنگام اتصال لوازم خانگی به برق می توان به کاهش موثر هزینه های مصرفی/ قبوض دست یافت. در برخی مواقع، مصرف کنندگان اقدام به نصب صفحات PV و دستگاه های EES می کنند تا بخشی از نیازهای خود را رفع کنند. ترجمه تخصصی رشته برق قدرت همچنین صفحات PV در ساعات اوج مصرف، برق فراوانی را تولید می کنند، به طوریکه تولید آنها می تواند در EES ذخیره شده یا حتی توسط لوازم خانگی HEMS به نحو موثری مصرف شود.

در این مطالعه، برای مقابله با تغییرات بار و قیمت در طول روز، استراتژی‌های خود مولدی و خود مصرفی در فرمول ‌بندی مسئله مدنظر قرار گرفته است. همچنین در این مدل، برای کنترل دمای داخل منزل، سیستم AC با فناوری اینورتر نیز در نظر گرفته شده است. همچنین در این مطالعه، سایر لوازم خانگی با بارهای ثابت، قابل انعطاف و قطعی نیز در نظر گرفته شده است. همچنین با در نظر گرفتن شاخص آسایش (DI) برای بارهای معوق و DI با توجه به نقض حاشیه دما در طی عملیات، هدف کنترل کننده HEMS کمینه سازی/ کاهش هزینه های مصرفی/ قبض برق روزانه است.

شکل 2 یک HEMS هوشمند معمولی به تصویر می کشد که با توجه به بارهای ثابت، انعطاف پذیر و بدون وقفه، به منظور تامین الزامات مختلف بار علاوه بر PV و سیستم های ذخیره سازی انجام می گیرد. تصمیم گیرنده توسط چنین مدلی با در نظر گرفتن تعرفه TOU و تولید خورشیدی موجود می تواند هزینه های عملیاتی لوازم خانگی را به نحو موثری کاهش دهد. ترجمه تخصصی رشته برق قدرت لازم به ذکر است که، این مدل انواع مختلفی از لوازم خانگی را در بر می گیرد. از اینرو با استفاده از HEMS پیشنهادی، بهترین زمان مصرف برای اجرا، زمانبندی می شود.

خود برنامه ریزی/ زمانبندی HEMS در ساختمان های هوشمند

در ساختمان های هوشمند برای کنترل وسایل الکتریکی و مکانیکی، حسگرها و محرک هایی تعبیه شده است. در برخی از این دستگاه‌ها، کنترل‌کننده‌های داخلی تعبیه شده است و کنترل‌کننده مرکزی برای اهداف مختلف نقش هماهنگ سازی لوازم خانگی را بر عهده دارد. ترجمه طلایی رشته برق در مطالعه حاضر، HEMS توسط یک عامل متمرکز و همچنین مشتریان کنترل می شود. در این مطالعه، فرض می شود که کارفرما بر اساس ترجیحات از پیش تعریف شده، به مدیریت وسایل برقی می پردازد. از اینرو، توسط عامل متمرکز با استفاده از زیرساخت IoT یا تراکنش های P2P بین لوازم هوشمند و هماهنگ کننده مرکزی، روش پیشنهادی می تواند اعمال شود. در ساختار اول، کاربران نهایی مسئول زمانبندی بهینه لوازم خانگی می باشند و در ساختار دوم، با درنظر گرفتن تصمیمات هوشمند اتخاذ شده توسط سیستم هوشمند، کنترل‌کننده مرکزی با وسایل خانگی هوشمند ارتباط برقرار می‌کند. در این تحقیق، توسط سیستم AC مبتنی بر اینورتر، کنترل دمای داخلی بررسی می شود، ترجیحات مصرف‌کننده در مورد دمای اتاق حفظ می شود و صورتحساب ‌های روزانه به نحو موثری کاهش می یابد. در این مطالعه، وسایل برقی خود برنامه ریزی به سه گروه اصلی دسته بندی می شوند:

I مجموعه های مولد (صفحات PV پشت بام)

II سیستم EES، که می تواند از طریق سیستم PV یا با انتقال برق در شبکه توسط مبدل های AC-DC تامین شود. همچنین می تواند با استفاده از مبدل DC-AC تقاضای لوازم خانگی را تامین کند یا حتی برق را به شبکه انتقال دهد.

III دستگاه های الکتریکی، قابل استفاده در خانه ها. این دستگاه ها به سه گروه بارهای ثابت، انعطاف پذیر و قطعی طبقه بندی می شوند.

در این پیکربندی، سیستم کنترل سیگنال‌های قیمت را که می‌تواند تعرفه TOU را مشخص کند، دریافت می‌کند و در خصوص عملکرد بهینه بخش DC تصمیم گیری می کند.

در این مطالعه هدف از مسئله خود زمانبندی پیشنهادی، تصمیم گیری در مورد عملکرد بهینه بارهای انعطاف پذیر می باشد. در حقیقت، تعیین بهترین زمانبندی در رابطه با بارهای انعطاف‌پذیر یکی از متغیرهای تصمیم‌گیری در رابطه با مسئله خود زمانبندی است که کاربر نهایی مایل به استفاده از آن است. ترجمه تخصصی رشته برق قدرت. سایر الزامات بار الکتریکی، الزاماتی نظیر سیستم روشنایی یا تلویزیون هستند که مشتری تمایلی به تغییر آنها ندارد. همچنین، یخچال و فریزر بارهای غیر قابل انعطاف محسوب می شوند. مقدار مصرف آنها بدون درنظر گرفتن ذخیره برق و خود مولد، ثابت فرض می شود. با توجه به این انرژی مورد نیاز، می توان میزان صورتحساب روزانه/ هزینه های مصرفی را به حداقل رساند [10،23]. همچنین لازم به ذکر است که تعرفه مبتنی بر زمان به زمان مصرف بستگی دارد که می تواند در به حداقل رساندن هزینه مصرفی/ قبض برق در عملیات زمانبندی موثر باشد [24].

فرمول مسئله

در این مطالعه، هدف از مسئله خود زمانبندی HEMS با درنظر گرفتن ویژگی خود مولدی تولید توان تجدیدپذیر، کاهش هزینه های مصرف انرژی/ قبوض روزانه مصرف‌کنندگان است. زمانیکه بار مشتری به فواصل زمانی نامطلوب تغییر می کند، جریمه عدم آسایش در نظر گرفته می شود. بنابراین، آسایش و مبلغ قبض دو موضوع متضاد به شمار می آیند. این بدان معناست که مشتری برای کاهش هزینه بایستی به میزان قابل ملاحظه ای الگوی مصرف را تغییر دهد. بنابراین، از طریق اولویت بندی اهداف، مسئله بایستی به صورت یک مسئله بهینه‌سازی چند هدفه یا تک هدفه مدل‌سازی و حل شود. در این مطالعه، یک مدل بهینه‌سازی تک هدفه ارئه می شود که اولویت را به جابجایی بار تخصیص می‌دهد. تابع هدف اصلی به صورت زیر می باشد:

تابع هدف از چهار بخش تشکیل شده است. بخش اول با توجه به توان خرید/فروش از/به شبکه، ارزش مورد انتظار هزینه برق خریداری شده از شبکه توسط HEMS را توصیف می کند. بخش دوم هزینه عدم آسایش حاصل از انتقال تقاضای بار به سایر بازه زمانی را توصیف می کند. بخش سوم هزینه عدم آسایش حاصل از تغییر دما از محدوده دمای مناسب را توصیف می کند. بخش چهارم، هزینه مورد انتظار است که به روشن و خاموش نمودن چندین لوازم انعطاف پذیر در طی بازه زمانی عملیات مربوط می شود. نمونه ترجمه تخصصی رشته مهندسی برق

از لحاظ نظری و با استفاده از مدل MILP، یک دستگاه در  طی روز می تواند چندین مرتبه خاموش/روشن شود، این در حالی است که در عمل، برای برخی از لوازم خانگی با در نظر گرفتن عملکرد آنها این کار چندان عملی نیست. برای اینگونه وسایل که به آنها وسایل بدون وقفه اطلاق می شود، چندین مرتبه روشن و خاموش شدن جایز نمی باشد.

محدودیت های بار ثابت

با استفاده از یک پارامتر باینری که به هر بازه زمانی تخصیص داده می شود، فاصله زمان اتصال دستگاه های الکتریکی با مقدار مصرف انرژی ثابت مشخص می شود. لازم به ذکر است که سیستم روشنایی و یخچال، نمونه هایی از دستگاه هایی با مصرف ثابت در طی دوره زمانبندی محسوب می شوند. از اینرو، یک پارامتر باینری Bω,i,t  به منظور مدل‌سازی رفتار مصرف این دستگاه‌ها اعمال می شود که بعد از اتصال دستگاه برابر با "1" است و در صورت خاموش بودن بدون مصرف، Bω,i,t  برابر با "0" است.

معادله (2) نشان می دهد که زمان اتصال لوازم الکتریکی بایستی در دوره مشخصی از زمان عملیات به صورت پیوسته باشد. همچنین، معادله (3) نشان می دهد که مجموع بازه های زمانی اتصال دستگاه هایی با مصرف ثابت بایستی با زمان عملکرد دستگاه Tω,i  در تطابق باشد.

محدودیت های بارهای انعطاف پذیر

در مورد بارهای انعطاف پذیر، این روش متفاوت است، زیرا زمان اتصال دستگاه ها را بر مبنای پنجره های زمانی مورد نظر مشتری می توان پیش بینی کرد یا به تعویق انداخت. با این وجود طی دوره زمانبندی، مجموع انرژی لازم بارهای انعطاف پذیر بایستی بدون تغییر باقی بماند.

رابطه (4) برای بیان تقاضای بار انعطاف پذیر در هر شکاف زمانی که با D_w,t^shift  نشان داده می شود، استفاده می شود که تابعی از توان نامی دستگاه بوده و با Pi  نشان داده می شود و وضعیت عملکرد آن با اعمال متغیر باینری Sω,i,t  تعیین می شود.

Sω,i,t  در بازه های زمانی تعیین شده توسط مشتری “1′′  می باشد، در حالیکه برای سایر بازه های زمانی مقدار آن "0" می باشد.

در روابط (5) و (6)، محدودیت های Sω,i,t  ذکر شده است.

محدودیت های بار وقفه پذیر

لازم به ذکر است که AC تنها دستگاهی است که وقفه پذیر بوده و عملکرد پیوسته ای ندارد. از اینرو، برای تنظیم دما، سیستم کنترل دستگاه در هر دو حالت گرمایش و حالت سرمایش قابل استفاده می باشد. همچنین لازم به ذکر است که علامت منفی در (10) برای حالت خنک کننده و علامت مثبت برای حالت گرمایش می باشد. برای مدلسازی این دو حالت عملیات AC از روابط (11) و (12) استفاده می شود. ترجمه تخصصی برق قدرت

محدودیت منابع انرژی پراکنده

بررسی های صورت گرفته حاکی از آن است که مدلسازی تراکنش برق بین HEMS و شبکه شهری به رفتار سیستم EES باتری و خود مولدی با استفاده از صفحه PV وابسته است. از اینرو، معادله تعادل توان در هر بازه زمانی به صورت زیر می باشد:

لازم به ذکر است که معادله متوازن سازی توان شامل آیتم های مختلفی می باشد. اولین آیتم در سمت چپ (15) نشان دهنده توان خریداری شده از شبکه، P_w,t^G2H  است و P_w,t^PV  تولید توان PV می باشد. همچنین، توانی که توسط HEMS به شبکه منتقل می شود با P_w,t^H2G  در سمت چپ معادله (15) مشخص می شود. سه آیتم اول در سمت راست این معادله، یعنی P_w,t^Fix ، P_w,t^shift ، P_w,t^Disch  به ترتیب بارهای ثابت، بارهای انعطاف پذیر و بارهای وقفه پذیر را نشان می دهند. دو آیتم موجود در براکت نشان دهنده توان شارژ و توان تخلیه سیستم EES باتری هستند که به ترتیب با P_w,j,t^ch  و P_w,j,t^Disch  بیان می شوند. همچنین، مقدار تولید توان PV و مقدار تقاضای بار ثابت از پیش تعیین شده و در مدل به کار رفته است. همچنین سایر متغیرها، جزء متغیرهای تصمیم گیری مثبت در چارچوب ارائه شده به شمار می آیند.

 

سفارش ترجمه تخصصی رشته مهندسی برق