დახელოვნებული სტრატეგიის შესახებ სახლის ენერგეტიკული ეფექტიურობის მართვის მცირე დანაწერებზე დაყრდნობით და ეს-ეს სისტემებზე

Echo

ველი: ტრანსფორმატორის ანალიზი

China

1 ZigBee - Based Smart Home System

კომპიუტერული ტექნოლოგიებისა და ინფორმაციის კონტროლის ტექნოლოგიების უწყვეტი განვითარების მიხედვით, ინტელექტური სახლები სწრაფად ევოლუციონირებიან. ინტელექტური სახლები არაียง შეიძლება დაინახონ ტრადიციული სახლის ფუნქციები, არამედ მათ მიეციან მომხმარებლებს სახლის მოწყობილობების ხელმისაწვდომი მართვის საშუალება. მათ შეუძლიათ დაშორებით სახლიდან დაასახელონ სახლის შინაარსის შესახებ დალოდება, რაც შესაძლებელია სახლის ენერგიის ეფექტურ მართვას და ცხოვრების ხარისხის დიდად გაუმჯობესებას.

ამ სტატიაში შედგება ZigBee - ზე დაფუძნებული ინტელექტური სახლის სისტემა, რომელიც შედგება სახლის ქსელის, სახლის სერვერის და მობილური ტერმინალის სამი კომპონენტისგან. სისტემა არის მარტივი, ეფექტური და მაღალი მასშტაბის, რომლის სტრუქტურა ჩამოთვლილია ფიგურა 1-ში.

1 ZigBee - ზე დაფუძნებული ინტელექტური სახლის არქიტექტურა
1.1 სახლის ქსელი

როგორც საკუთარი ფუნდამენტი, სახლის ქსელი აერთიანებს კონტროლის ქსელს კვანძების როლში შინაარსის მონაცემების გადაცემისთვის და მრავალფეროვანი ენერგიის მართვისთვის. საერთო კაბელური გადაცემის შეცვლა უკაბელო (ZigBee) გადაცემით გაძლიერებს გართულების ფლექსიბილობას, ნდობასა და მასშტაბის ეფექტურობას. ZigBee, IEEE 802.15.4-ზე დაფუძნებული, შეიძლება დაიხარჯოს დაბალი ღირებულების, ენერგიის და კომპლექსურობის მასალა, რაც არის საშუალება სისტემის ჰარდვერის ღირებულების შესამცირებლად. ქსელი შეიცავს:

კოორდინატორი: მართავს ZigBee ქსელს (CC2530 - ზე დაფუძნებული, IAR - შედგენილი), რომელიც დაფარავს ტიპიური სახლების დირექტული კავშირის ტოპოლოგიით.
ტერმინალური კვანძები: ინტეგრირებული მეტრირება/რელეებით (როგორც ინტელექტური სოკეტები), რომლებიც აგროვებენ მონაცემებს და ახორციელებენ ბრძანებებს "კონტროლი + დალოდება" დახურვისთვის.

1.2 სახლის სერვერი

სერვერი არის სისტემის "“მონაცემების-კონტროლის ცენტრი”", რომელიც მომხმარებს:

მონაცემების ჰაბი: აცვლის ინფორმაცია ZigBee (სერიალური პორტის საშუალებით) და მობილური ტერმინალების (Socket-ის საშუალებით) შორის.
ოპერაციების დალოდება: დათვლის ტვირთის სტატუსს, კონტროლის რელეებს და აშენებს ელექტროენერგიის მონაცემებს.
ენერგიის ეფექტურობის ცენტრი: ანალიზირებს ტვირთის/ფოტოვოლტაიკური მონაცემებს და უზრუნველყოფს განთავსების ოპტიმიზაციას, დახურული ენერგიის მართვის ციკლის შესასრულებლად.

1.3 მობილური ტერმინალი

Android-ზე დაფუძნებული (Eclipse + Java), ტერმინალი უზრუნველყოფს:

სტატუსის ხედვა: რეალური დროში სერვერის შეტანილი ელექტროენერგიის ინფორმაციის ჩვენება.
დაშორებული კონტროლი: გადაგზავნის ბრძანებებს ტვირთის დარჩენის კონტროლისთვის.
ფლექსიბული განთავსება: დაყენებს მიმდევრობის პირველი ტვირთის დროს (მაგალითად, დროს მიხედვით ფასდასახელებისთვის).

2 სახლის ენერგიის ეფექტურობის მართვის დიზაინი
2.1 სისტემის არქიტექტურა და ლოგიკა

"სმარტ სახლი + PV + ენერგიის შესანახავი" ინტეგრაციით, სისტემა ჩამოთვლის ეფექტურობის სტრატეგიებს სერვერში, ქმნის "“შეგროვება → მოდელი → ოპტიმიზაცია” ციკლს:

მონაცემების სართული: კომბინირებს ტვირთის და PV მონაცემებს.
მოდელის სართული: ბალანსირებს PV-ის გამოყენებას, შესანახავს და ტვირთს არსებული საუკეთესო სქემების საშუალებით.
კონტროლის სართული: კოორდინირებს PV/შესანახავი ოპერაციებს და ტვირთის განთავსებას "“ხარჯის-ეფექტურობა” მიზნებისთვის (სტრუქტურა ფიგურა 2-ში).

2.2 ძირითადი კომპონენტები და კოლაბორაცია

ძირითადი კომპონენტები (PV მასივები, ბატარეები, ინვერტერები, სერვერი, ტვირთები) მუშაობენ როგორც:

PV მასივები: MPPT-ით დაზუსტებული ინვერტერებით, რეალური დროში გადაცემით სერვერში.
ენერგიის შესანახავი: ქსელთან დაკავშირებული, შეტანის დროს PV-ის არდადებით და გადატანის დროს დაკლებით (გადაკლების მიხედვით ქსელთან ინტერაქციისთვის).
სერვერი: კავშირებს ინვერტერებს/სოკეტებს, რეგულირებს მოწყობილობებს ეფექტურობის წესების მიხედვით ენერგიის დინამიკის უზრუნველყოფისთვის.

2.3 ტვირთის კლასიფიკაცია და განთავსება

ტვირთები იყოფა სამ ტიპად დროს მიხედვით ფასდასახელების დამატებით განთავსებისთვის:

კრიტიკული ტვირთები (მაგალითად, სანათლე): დროს მიხედვით, არამორცხვებად.
რეგულირებადი ტვირთები (მაგალითად, კონდიციონერი): დროს და დახურვის მოთხოვნებით.
დროს გადატანადი ტვირთები (მაგალითად, პრანჭები): დროს ფლექსიბული, ეფექტურობის ძირითადი მხარე.

სერვერი კონტროლის დროს გადატანადი ტვირთები ინტელექტური სოკეტების საშუალებით, შეკუმშავს პიკებს/ ავსებს ხვრელებს ხარჯების შესამცირებლად და ქსელის სტაბილიზებისთვის.

3 სახლის ენერგიის ეფექტურობის მართვის მათემატიკური მოდელი და კონტროლის სტრატეგია
3.1 სახლის ენერგიის ეფექტურობის მართვის მათემატიკური მოდელი

სახლის ენერგიის ეფექტურობის საზუსტად მართვისთვის, უნდა დაიდგინოს ელექტროენერგიის სრული ღირებულების მათემატიკური მოდელი. ამ სტატიაში გამოიყენება "დღიური" კონტროლის ციკლი, 24 საათის დაყოფა ნ ტოლ დროის ინტერვალებად. უწყვეტი პრობლემების დისკრეტიზაციით (როდესაც ნ საკმარისია დიდი, თითოეული ინტერვალი მიიღებს "მიკროელემენტის" სახეს და ცვლადები შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი ინტერვალის შესაძლებლობით). t-ეულ ინტერვალში, დამოკიდებული სახლის ტვირთის ძალაზე, ფოტოვოლტაიკური გენერირების ძალაზე, ბატარეის შეტანის/გადატანის ძალაზე და ქსელთან ინტერაქციის ძალაზე, სისტემის ძალის ბალანსის განტოლება გამოიწვევა შემდეგი სახით:

t-ეულ დროის ინტერვალში, ძალის ცვლადები განსაზღვრულია შემდეგი სახით:

$P_{G t}$ : ქსელთან ინტერაქციის ძალა (დადებითი დარტყმის შესახებ, უარყოფითი გადატანის შესახებ);
$P A t$ : სახლის სრული ტვირთის ძალა;
$P b t$ : ბატარეის შეტანის/გადატანის ძალა (დადებითი გადატანის შესახებ, უარყოფითი შეტანის შესახებ);
$P PV t$ : ფოტოვოლტაიკური (PV) გამოშვების ძალა (დამოკიდებული არის მზის გამოსხივებაზე, ტემპერატურაზე, ტენის და ა.შ., და შესაძლებელია პრედიქტირება PV ძალის პროგნოზის მოდელების საშუალებით).

სახლის PV სისტემა მუშაობს "“საკუთარი ხარჯი + ზედმეტი ძალის ქსელში გადატანა” მოდელით, სადაც ზედმეტი ელექტროენერგია ქმნის ქსელში გადატანის შემოსავალს და PV გამოშვება კვალიფიცირებულია ქსელში გადატანის ქვემოთ. დროს მიხედვით ფასდასახელების (TOU) შესახებ (უფრო მაღალი პიკის ფასები, უფრო დაბალი არაპიკის ფასები), სრული ელექტროენერგიის ღირებულება გამოითვლება შემდეგი სახით:სრული ღირებულება=ქსელის შესახებ ხარჯები−ქსელში გადატანის შემოსავალი−PV ქვემოთ

დღიური ციკლისთვის დისკრეტიზებული ნ ინტერვალებად, სრული ღირებულების მოდელი შეიძლება შემოკლად დაშლის ინტერვალების ღირებულებების ჯამად, სრულად ადაპტირებული დინამიური ფასდასახელების სცენარებისთვის.