سیستم مدیریت انرژی همه‌جاگیر برای شهرهای هوشمند و پارک‌های یکپارچه
1. مروری بر سیستم و جایگاه اصلی آن
جایگاه اصلی این سیستم عبارت است از: یک پلتفرم جامع برای مدیریت همکارانه و بهینه‌سازی چندین جریان انرژی، از جمله آب، برق، گاز و گرمایش. این سیستم با شکستن داده‌های انرژی جداگانه، فراتر از نظارت سنتی بر توان الکتریکی می‌رود. از طریق یکپارچه‌سازی، تحلیل، بهینه‌سازی و پیش‌بینی، به عنوان یک "مغز انرژی" عمل می‌کند که دیدگاه پانورامیک، تصمیم‌گیری هوشمند و ارزش عمیق برای مصرف‌کنندگان مختلف انرژی مانند پارک‌ها و شهرها فراهم می‌کند. در نهایت، هدف آن ایجاد استفاده از انرژی جامعی ایمن، اقتصادی، کارآمد و سبز است.
2. معماری فنی اصلی
برای تضمین بازیابی، قابلیت مقیاس‌پذیری و آمادگی برای آینده، سیستم از معماری فنی پیشرفته زیر استفاده می‌کند:
- معماری پلتفرم میانی اینترنت اشیا (IoT): یک پلتفرم میانی اینترنت اشیا مبتنی بر ابر به عنوان پایه عمل می‌کند که قابلیت‌های قوی مدیریت دستگاه، سازگاری پروتکل و حکمرانی داده را ارائه می‌دهد. این پلتفرم از استانداردهای صنعتی مختلف و پروتکل‌های IoT مانند Modbus، OPC UA، DLMS، BACnet و MQTT پشتیبانی می‌کند و امکان یکپارچه‌سازی بی‌درنگ با طیف وسیعی از دستگاه‌های پایانه‌ای را فراهم می‌کند—از شمارنده‌های هوشمند (برای برق، آب، گاز، گرمایش) تا مبدل‌های PV، مبدل‌های ذخیره‌سازی انرژی (PCS) و سیستم‌های HVAC—تا جمع‌آوری و تجمیع یکپارچه داده‌های انرژی ناهمگن بزرگ.
- موتور دیجیتال توئین: یک مدل دیجیتال توئین با دقت بالا از سیستم انرژی با استفاده از داده‌های زنده و تاریخی ساخته می‌شود. این مدل به عنوان آینه مجازی موجودات فیزیکی (مانند شبکه‌های توزیع، آرایه‌های PV، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، خطوط تأمین آب) عمل می‌کند که وضعیت عملیاتی کل سیستم انرژی را در زمان واقعی منعکس می‌کند. این مدل یک باکس دیجیتال با دقت بالا برای شبیه‌سازی، پیش‌بینی خرابی، زمان‌بندی بهینه و نگهداری پیش‌بینی شده ارائه می‌دهد.
- پلتفرم تحلیل داده‌های بزرگ و AI: یکپارچه‌سازی پردازش داده‌های بزرگ و الگوریتم‌های AI امکان کاوش عمیق و تحلیل هوشمند داده‌های چندین جریان انرژی را فراهم می‌کند، که پشتیبانی از برنامه‌های پیشرفته مانند پیش‌بینی بار، تحلیل کارایی انرژی، تشخیص خطا و تولید استراتژی‌های بهینه‌سازی را امکان‌پذیر می‌کند.
3. عملکردهای اصلی
3.1 بهینه‌سازی مکمل چند انرژی
- عملکرد پیش‌بینی: الگوریتم‌های AI داخلی، با ترکیب داده‌های هواشناسی، امکان پیش‌بینی کوتاه‌مدت و فوق کوتاه‌مدت با دقت بالا از تولید انرژی PV و همچنین پیش‌بینی دقیق تقاضای بار سردسازی، گرمایش و برق منطقه‌ای را فراهم می‌کند.
- زمان‌بندی بهینه: با اهدافی مانند کاهش هزینه‌های انرژی، کاهش انتشار کربن یا حداکثرسازی کارایی انرژی، سیستم به طور خودکار استراتژی‌های بهینه برای شارژ/دیشارژ سیستم ذخیره‌سازی انرژی، عملیات واحد CCHP (ترکیبی سردسازی، گرمایش و تولید برق) و زمان‌بندی سیستم ذخیره‌سازی یخ را با در نظر گرفتن پیش‌بینی تولید PV، قیمت‌های برق زنده و تقاضای بار تعیین می‌کند. این امر اطمینان از همکاری متعادل و استفاده کارآمد از باد، خورشید، ذخیره‌سازی و شبکه را فراهم می‌کند.
3.2 تحلیل توپولوژی انرژی
- بینایی پانورامیک: مسیر کامل جریان انرژی از ورودی انرژی تا بارهای پایانی را به صورت نمودار خط یکپارچه و نمودار جریان انرژی نمایش می‌دهد و جریان، حجم و وضعیت برق، آب، گاز و گرمایش را به صورت بصری ارائه می‌دهد.
- تعیین محل ضایعات: با استفاده از محاسبات مدل و مقایسه‌های داده‌های بزرگ، نقاط ضایعات انرژی و مصرف غیرعادی را در حین انتقال، تبدیل و توزیع به صورت دقیق شناسایی می‌کند. این امر مقادیر ضایعات را کمی می‌کند و داده‌های مستقیمی برای بهبود‌های صرفه‌جویی در انرژی و بهینه‌سازی عملیاتی فراهم می‌کند.
3.3 سیستم صدور و کنترل هوشمند
- تحویل زیرسیستم و صدور صورتحساب: با استفاده از جمع‌آوری داده‌های دقیق، به طور خودکار تحویل زیرسیستم مصرف انرژی بر اساس منطقه، بخش، گروه یا دستگاه انجام می‌دهد. با یک کلیک صورتحساب تخصیص هزینه‌های انرژی که با نیازهای مالی سازگار است را تولید می‌کند و مدیریت دقیق هزینه‌های انرژی را ممکن می‌سازد.
- مزایای کارایی و حسابداری کربن: به طور خودکار گزارش‌های بازرسی انرژی و گزارش‌های ارزیابی کارایی انرژی مطابق با نیازهای دولتی را تولید می‌کند، همچنین مواد مورد نیاز برای دریافت مزایای مربوط به ساختمان‌های سبز، صرفه‌جویی در انرژی و پروژه‌های کاهش انتشار را تولید می‌کند. سیستم همچنین به طور خودکار داده‌های انتشار کربن را محاسبه می‌کند و پایه‌ای برای معاملات کربن و مدیریت دارایی‌های کربنی فراهم می‌کند.
4. سناریوهای کاربردی نمونه
4.1 ایستگاه‌های انرژی یکپارچه سطح پارک
مناسب برای مراکز انرژی منطقه‌ای در پارک‌های صنعتی، مجتمع‌های تجاری، محوطه‌های دانشگاهی، فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های قطار. این سیستم امکان نظارت یکپارچه و بهینه‌سازی همکارانه سیستم‌های PV محلی، ذخیره‌سازی انرژی، توربین‌های گازی کوچک، دستگاه‌های شارژ و منابع سردسازی/گرمایش HVAC را فراهم می‌کند و به طور قابل توجهی هزینه‌های انرژی جامع را کاهش می‌دهد و در عین حال خودکفا بودن انرژی و قابلیت اطمینان تأمین برق را بهبود می‌بخشد.
4.2 مغز انرژی شهر هوشمند
به عنوان یک "مرکز عملیاتی انرژی" در سطح شهر، این سیستم به طور افقی داده‌های انرژی از خدمات شهری، ساختمان‌ها، حمل و نقل و بخش‌های دیگر را یکپارچه می‌کند تا به طور ماکروسکوپی مصرف کلی انرژی و روند انتشار کربن شهر را نظارت کند. از طریق شبیه‌سازی و بهینه‌سازی شبکه‌های چند جریان انرژی در سطح شهر، پشتیبانی علمی برای تصمیم‌گیری دولت در تدوین سیاست‌های انرژی، برنامه‌ریزی تسهیلات انرژی و تخصیص منابع اضطراری فراهم می‌کند و به دستیابی به شهرهای هوشمند و اهداف "دو کربن" کمک می‌کند.
