Etoso pri Estrategio de Gestionado de Energaefikeco en Domoj Bazita sur Dispersitaj Fotovoltaikaj Elektrocentraloj kaj ESS
1 ZigBee-bazita inteligenta hejma sistemo
Kun la daŭra evoluo de komputilteknologio kaj informa kontrolteknologio, inteligentaj hejmoj evoluas rapide. Inteligentaj hejmoj ne nur konservas tradician funkciaron de loĝejoj, sed ankaŭ ebligas uzantojn konvene administradi hejmajn aparatojn. Eĉ ekstere de la hejmo, uzantoj povas proksime monitori la internan staton, fakilitante energieffektivigan administradon en la hejmo kaj signife plibonigante la vivkvaliton.
Ĉi tiu artikolo dizenas ZigBee-bazitan inteligentan hejman sistemon, konsistantan el tri komponantoj: hejma reto, hejma servilo, kaj poŝa terminalo. La sistemo estas simpla, efika, kaj altgrade vastigebla, kun sia strukturo montrita en Figuro 1.
1 ZigBee-bazita inteligenta hejma arĥitekturo
1.1 Hejma reto
Kiel la kernfundo, la hejma reto konektas kontroleblajn ŝargojn kiel nodoj por interna daten-transdonado kaj mult-energia administrado. Elektado de senfilaj (ZigBee) solvoj super filitaj solvoj pligrandigas flekseblecon, fidindon, kaj vastigeblecon. ZigBee, baziĝanta sur IEEE 802.15.4, ofertas malaltan koston, potencon, kaj kompleksecon kun alta sekureco. Ĝiaj bonkostaj ŝipoj reduktas la sisteman hardvara-koston. La reto inkluzivas:
1.2 Hejma servilo
La servilo agas kiel la sistemo’s “dateno-kontrola kernpunkto”, traktante:
1.3 Poŝa terminalo
Baziĝanta sur Android (Eclipse + Java), la terminalo ebligas:
2 Hejma energieffektiva administrado dizajno
2.1 Sisteman arĥitekturo & logiko
Integriĝante “inteligenta hejmo + PV + energiestorejo”, la sistemo enmetas efikecstrategiojn en la servilon, formanta “kolektu → modelu → optimigu” cirkon:
2.2 Kernkomponentoj & kolaborado
Ĉefaj komponentoj (PV-tabuloj, baterioj, inversiloj, servilo, ŝargoj) laboras kiel:
2.3 Ŝargklasifikado & programigo
Ŝargoj dividas en tri tipoj por uzo-de-tempo-prezado-dirigita programigo:
La servilo regas moveblajn ŝargojn per inteligentaj soketoj, forigante picojn/plenigante valojn por redukti kostojn kaj stabiligi la gridon.
3 Matematika modelo kaj rega strategio por hejma energieffektiva administrado
3.1 Matematika modelo por hejma energieffektiva administrado
Por atingi precizan hejman energieffektivan administradon, matematika modelo por totala elektra kostumo devas esti etablitaj. Ĉi tiu artikolo uzas “tagan” regan ciklon, dividantan 24 horojn en n egalajn tempintervalojn. Discretigante daŭrajn problemojn (kiam n sufiĉe grandas, ĉiu intervalo proksimiĝas al “mikro-elemento,” kaj variabloj povas esti supozitaj konstantaj en la intervalo). En la t-a intervalo, bazita sur la dinamika ekvilibro de “hejma ŝargpotenco, fotovoltaika produktopotenco, baterio ŝarĝ/malŝarĝpotenco, kaj grid-interagapotenco,” la sisteman potencekvilibro estas derivita kiel:
En la t-a tempintervalo, la potencaj variabloj estas difinitaj kiel jen:
La hejma PV-sistemo funkcias sub la “self-consumption + surplus power grid-feeding” modelo, kie surplus elektro generas grid-feeding revenon kaj PV-produkto qualifas por subsidioj. Konsiderante uzo-de-tempo (TOU) prezado (pli alta pica tarifo, pli mala off-peak tarifo), la totala elektra kostumo estas kalkulata kiel:Totala Kosto=Grid-Aĉetkosto−Grid-Feeding-Reveno−PV-Subsidioj
Por taga ciklo discretigita en n intervaloj, la totala kostmodelo povas esti plu dismeta en la sumon de interval-specifa kostoj, precize adapte al dinamikaj prezadoscenaroj.
En la formulo: C reprezentas la totalan tagan elektran koston de la hejmo; fPV estas la unuan prezo de la fotovoltaika produkta subsidio; 24/n estas la daŭro de unu tempintervalo.
La esprimo por ft en Formulo (2) estas
En la formulo: ftCestas la elektra prezo por la uzanto dum la t-a tempperiodo, kiu estas dividita en pica elektra prezo kaj off-peak elektra prezo laŭ diversaj temp-periodoj; fR estas la elektra prezo por surplus elektro feedinta la gridon. La valoroj de fCt, fR kaj fPV ĉe iu momento de la tago estas ĉiuj konataj. La totala potenco PAt de la hejma ŝargo estas egala al la sumo de la potenco de ĉiuj moveblaj ŝargoj kaj aliaj ŝargoj dum la t-a tempperiodo.
En la formulo: PL,i estas la operaca potenco de la i-a movebla ŝargo; TL,i estas la start-tempo de la i-a movebla ŝargo; Δ ti estas la operaca daŭro de la i-a movebla ŝargo; [tis, tie] estas la rango de la start-tempo de la i-a movebla ŝargo. PL,i, Δ ti, tis kaj tie estas ĉiuj definitaj valoroj.
La elektra potenco Pelse,jt de aliaj ŝargoj estas konata, dum la elektra potenco de moveblaj ŝargoj ŝanĝiĝas laŭ diversaj start-tempoj, kaj TL,i estas nedeterminita valoro. Kiam TL,i estas diversa, la totala potenco PAt de la hejma ŝargo ŝanĝiĝas akurate, do ŝanĝante la totalan hejman elektran koston C.
3.2 Rega strategio
La kerncelo de hejma energieffektiva administrado estas maksimumigi ekonomiajn beneficiojn, specife tradukita en konstruon de objekta funkcio por "minimumigi la totalan hejman elektran koston C".
Bazita sur la movebla ŝargmodelo kaj kombinita kun la uzo-de-tempo-prezado-mekanismo, adaptante la start-tempo \(T_{\text{L},i}\) de moveblaj ŝargoj, oni povas dinamike optimizi la totalan hejman ŝargpotenckurvon, reduktante la totalan koston el la perspektivo de elektra konsumtempigo.
Koordinita rega logiko por PV kaj energiestorejo
Por fotovoltaika (PV) produktado kaj energiestorejbaterioj, regulstrategioj estas formulitaj por diversaj temp-periodoj:
Bateriolimigoj
Estas necese samtempe konsideri la ŝarĝ/malŝarĝpotenc-limigojn kaj kapacitaj limigojn de la baterio por limigi siajn ŝarĝ/malŝarĝkonduktadojn (specifaj limigoj bezonas esti suplementitaj per formuloj/modeloj, ne plene prezentitaj en la originala teksto), assekurante equipa sekurecon kaj sisteman stabilecon.
En Formulo (6): Pb,max estas la maksimuma ŝarĝ/malŝarĝpotenco de la baterio; en Formulo (7), SOCt estas la ŝarĝostaĵo (SOC) de la baterio dum la t-a tempperiodo; SOCmin estas la minimuma valoro de la baterio SOC; SOCmax estas la maksimuma valoro de la baterio SOC.
Laŭ la rega strategio, optimizu kaj regu la ŝarĝ/malŝarĝpotencon de la energiestorejbaterio. Dum la pika periodo t ∈[t1, t2], kie t1 estas la start-tempo de la elektra pika periodo kaj t2 estas la fin-tempo de la elektra pika periodo, la malŝarĝpotenco de la baterio estas agordita kiel
Dum la off-peak periodo t ∈ [1, t1], la malŝarĝpotenco de la storejbaterio estas agordita kiel
Estas necese kalkuli la ŝarĝostaĵon (SOC) de la storejbaterio. La rilato inter la ŝarĝostaĵo dum la ŝarĝ/malŝarĝproceso de la storejbaterio kaj la ŝarĝ/malŝarĝpotenco estas jena:
Formulo (10) priskribas la rilaton inter
