نظام إدارة الطاقة الشامل لـ المدن الذكية والحدائق المتكاملة
1. نظرة عامة والتوضع الأساسي
التوضع الأساسي لهذا النظام هو: منصة شاملة لإدارة وتحسين تدفقات الطاقة المتعددة، بما في ذلك الماء والكهرباء والغاز والحرارة. يتجاوز الرصد التقليدي للطاقة عبر كسر سيلو البيانات الطاقوية. من خلال التكامل والتحليل والتحسين والتنبؤ، يعمل كـ "دماغ طاقة" يوفر رؤية بانورامية واتخاذ قرارات ذكية وقيمة عميقة لمختلف المستهلكين للطاقة مثل المدن والحدائق. في النهاية، يهدف إلى تحقيق استغلال شامل للطاقة بأمان واقتصادية وكفاءة وبيئة صديقة.
2. البنية الفنية الأساسية
لضمان الانفتاح والقابلية للتوسع والاستعداد للمستقبل، يعتمد النظام على البنية الفنية المتقدمة التالية:
- بنية منصة IoT الوسيط: تعمل منصة IoT الوسيطة الأصلية السحابية كأساس، وتقدم قدرات إدارة أجهزة قوية وتكييف البروتوكولات وحكم البيانات. يدعم معايير صناعية مختلفة وبروتوكولات IoT مثل Modbus، OPC UA، DLMS، BACnet، وMQTT، مما يتيح دمج سلس مع مجموعة واسعة من الأجهزة النهائية - من العدادات الذكية (الكهرباء والماء والغاز والحرارة) إلى محول الطاقة الكهروضوئية، ومحولات تخزين الطاقة (PCS)، وأنظمة التكييف والتبريد - لتحقيق جمع وترجيح موحد لبيانات الطاقة الهتروجينية الضخمة.
- محرك التوأم الرقمي: يتم بناء نموذج توأم رقمي عالي الدقة لنظام الطاقة باستخدام البيانات الحية والتاريخية. يعمل هذا النموذج كمرآة افتراضية للكيانات المادية (مثل الشبكات التوزيعية، وصفوف الخلايا الشمسية، وأنظمة تخزين الطاقة، وأنابيب الإمداد بالمياه)، ويعكس حالة التشغيل الكاملة لنظام الطاقة في الوقت الحقيقي. يوفر صندوق رمل رقمي ذو دقة عالية للمحاكاة والتنبؤ بالعطل والجدولة المحسنة والصيانة التنبؤية.
- منصة البيانات الكبيرة وتحليلات الذكاء الاصطناعي: تمكّن معالجة البيانات الكبيرة المتكاملة والخوارزميات الذكية من التنقيب العميق والتحليل الذكي لبيانات تدفقات الطاقة المتعددة، مما يدعم التطبيقات المتقدمة مثل توقع الحمل، وتحليل الكفاءة الطاقوية، وتشخيص العطل، وإنشاء استراتيجيات التحسين.
3. الوظائف الأساسية
3.1 تحسين مكملات الطاقة المتعددة
- وظيفة التوقع: خوارزميات الذكاء الاصطناعي المدمجة، مجتمعة مع بيانات الأرصاد الجوية، تمكن من التوقع الدقيق القصير الأجل والأقصر للأداء الإنتاجي للطاقة الشمسية، وكذلك التوقع الدقيق لطلب الحمل على التبريد والتدفئة والكهرباء في المنطقة.
- الجدولة المحسنة: بهدف تقليل تكلفة الطاقة، وخفض انبعاثات الكربون، أو تعظيم كفاءة الطاقة، يقوم النظام بشكل آلي بوضع استراتيجيات مثلى لشحن/تفريغ أنظمة تخزين الطاقة، وتشغيل وحدات التبريد والتدفئة والكهرباء (CCHP)، وجدولة أنظمة تخزين الجليد بالنظر إلى التوقعات الإنتاجية للطاقة الشمسية، وأسعار الكهرباء في الوقت الحقيقي، وطلب الحمل. هذا يضمن التنسيق المكمل والاستخدام الفعال للرياح والشمس والتخزين والشبكة الكهربائية.
3.2 تحليل الطوبولوجيا الطاقوية
- التصور البانورامي: يعرض المسار الكامل لتدفق الطاقة من مدخل الطاقة إلى الأحمال النهائية في شكل مخططات خطية واحدة ومخططات تدفق الطاقة، مما يقدم بصرياً التدفق والحجم والحالة الفعلية للماء والكهرباء والغاز والحرارة.
- تحديد موقع الخسائر: يحدد بدقة نقاط فقدان الطاقة واستهلاك غير طبيعي أثناء النقل والتحويل والتوزيع من خلال حسابات النماذج ومقارنة البيانات الكبيرة. يحدد قيم الخسائر، مما يوفر دعمًا مباشرًا للتحسينات توفير الطاقة وتحسين التشغيل.
3.3 نظام الفوترة والتحكم الذكي
- الفوترة الجزئية وإنشاء الفواتير: يقوم تلقائيًا بتقسيم استهلاك الطاقة حسب المنطقة أو القسم أو الفريق أو الجهاز بناءً على جمع البيانات الدقيق. يولد فواتير تخصيص تكاليف الطاقة التي تلبي متطلبات المالية بضغطة زر واحدة، مما يمكّن من إدارة دقيقة لتكلفة الطاقة.
- الدعم الكفء وحساب الكربون: يولد تلقائيًا تقارير مراجعة الطاقة وتقارير تقييم الكفاءة الطاقوية المتوافقة مع متطلبات الحكومة، بالإضافة إلى مواد طلب الدعم المتعلقة بالمباني الخضراء ومشاريع توفير الطاقة وتخفيض الانبعاثات. يقوم النظام أيضًا بحساب بيانات انبعاثات الكربون، مما يضع الأساس للتداول الكربوني وإدارة الأصول الكربونية.
4. سيناريوهات التطبيق النموذجية
4.1 محطات الطاقة المتكاملة على مستوى الحديقة
مناسبة لمركز الطاقة الإقليمي في المناطق الصناعية، والمركبات التجارية، والحرم الجامعي، والمطارات، ومحطات القطارات. يمكّن من مراقبة موحدة وتحسين تعاوني لأنظمة الطاقة الشمسية المحلية، وأنظمة التخزين، والتوربينات الغازية المصغرة، وأعمدة الشحن، ومصادر التبريد/التدفئة، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الطاقة الشاملة بينما يحسن من الاكتفاء الذاتي للطاقة ومعايير موثوقية التزويد بالطاقة.
4.2 دماغ طاقة المدينة الذكية
كـ "مركز تشغيل الطاقة" على مستوى المدينة، يقوم بدمج البيانات الطاقوية أفقياً من الخدمات البلدية، والمباني، والنقل، وغيرها من القطاعات لرصد ماكروي لاتجاهات استهلاك الطاقة والانبعاثات الكربونية في المدينة. من خلال محاكاة وتحسين شبكات تدفق الطاقة المتعددة على مستوى المدينة، يوفر الدعم العلمي للحكومات في وضع سياسات الطاقة، وتنظيم مرافق الطاقة، وتوجيه الموارد الطارئة، مما يساهم في تحقيق المدن الذكية وأهداف "الكربون المزدوج".
