Hệ thống quản lý năng lượng toàn diện cho thành phố thông minh và khu công viên tích hợp
1. Tổng quan và Định vị cốt lõi
Định vị cốt lõi của hệ thống này là: một nền tảng toàn diện cho quản lý và tối ưu hóa hợp tác nhiều dòng năng lượng, bao gồm nước, điện, khí và nhiệt. Nó vượt xa việc giám sát điện truyền thống bằng cách phá vỡ các silo dữ liệu năng lượng. Qua việc tích hợp, phân tích, tối ưu hóa và dự đoán, nó đóng vai trò như một "bộ não năng lượng" cung cấp tầm nhìn toàn cảnh, ra quyết định thông minh và giá trị sâu sắc cho các người tiêu thụ năng lượng khác nhau như khu công nghiệp và thành phố. Cuối cùng, mục tiêu là đạt được sử dụng năng lượng tổng hợp an toàn, kinh tế, hiệu quả và xanh.
2. Kiến trúc Kỹ thuật Cốt lõi
Để đảm bảo tính mở, khả năng mở rộng và sẵn sàng cho tương lai, hệ thống áp dụng kiến trúc kỹ thuật tiên tiến sau:
- Kiến trúc Trung gian IoT: Một nền tảng trung gian IoT gốc đám mây làm nền tảng, cung cấp khả năng quản lý thiết bị mạnh mẽ, thích ứng giao thức và quản trị dữ liệu. Nó hỗ trợ các tiêu chuẩn công nghiệp và giao thức IoT như Modbus, OPC UA, DLMS, BACnet, và MQTT, cho phép tích hợp liền mạch với nhiều thiết bị đầu cuối từ đồng hồ thông minh (điện, nước, khí, nhiệt) đến bộ nghịch lưu PV, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng (PCS) và hệ thống HVAC để đạt được thu thập và tổng hợp dữ liệu năng lượng dị chất lớn.
- Công cụ Digital Twin: Mô hình digital twin độ chính xác cao của hệ thống năng lượng được xây dựng bằng dữ liệu thực thời gian và lịch sử. Mô hình này hoạt động như một bản sao ảo của thực thể vật lý (ví dụ: mạng phân phối, mảng PV, hệ thống lưu trữ năng lượng, đường ống cấp nước), phản ánh tình trạng hoạt động của toàn bộ hệ thống năng lượng theo thời gian thực. Nó cung cấp một hộp cát số hóa độ chính xác cao cho mô phỏng, dự đoán lỗi, lên lịch tối ưu và bảo trì dự đoán.
- Nền tảng Phân tích Big Data và AI: Tích hợp xử lý big data và thuật toán AI cho phép khai thác sâu và phân tích thông minh dữ liệu đa năng lượng, hỗ trợ các ứng dụng nâng cao như dự báo tải, phân tích hiệu suất năng lượng, chẩn đoán lỗi và tạo chiến lược tối ưu hóa.
3. Chức năng Cốt lõi
3.1 Tối ưu hóa Bổ sung Đa năng lượng
- Chức năng Dự báo: Thuật toán AI tích hợp, kết hợp với dữ liệu thời tiết, cho phép dự báo ngắn hạn và siêu ngắn hạn độ chính xác cao về sản lượng phát điện PV, cũng như dự đoán chính xác nhu cầu tải lạnh, nóng và điện trong khu vực.
- Lên lịch Tối ưu: Với mục tiêu giảm thiểu chi phí năng lượng, giảm phát thải carbon hoặc tối đa hóa hiệu quả năng lượng, hệ thống tự động lập chiến lược tối ưu cho sạc/xả hệ thống lưu trữ năng lượng, vận hành đơn vị CCHP (lạnh, nóng, điện) và lên lịch hệ thống lưu trữ băng, bằng cách xem xét dự báo sản lượng PV, giá điện thực thời và nhu cầu tải. Điều này đảm bảo sự bổ sung phối hợp và sử dụng hiệu quả của gió, mặt trời, lưu trữ và lưới điện.
3.2 Phân tích Topology Năng lượng
- Hiển thị Toàn cảnh: Hiển thị đường dẫn dòng năng lượng hoàn chỉnh từ điểm vào năng lượng đến tải cuối cùng dưới dạng sơ đồ một dây và sơ đồ dòng năng lượng, trình bày trực quan dòng, lượng và trạng thái của điện, nước, khí và nhiệt theo thời gian thực.
- Xác định Điểm mất mát: Xác định chính xác các điểm mất mát năng lượng và tiêu thụ bất thường trong quá trình truyền, chuyển đổi và phân phối qua mô hình tính toán và so sánh dữ liệu lớn. Nó định lượng giá trị mất mát, cung cấp dữ liệu hỗ trợ trực tiếp cho cải thiện tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hoạt động.
3.3 Hệ thống Hóa đơn và Kiểm soát Thông minh
- Phân loại và Tạo hóa đơn: Tự động thực hiện phân loại tiêu thụ năng lượng theo khu vực, bộ phận, nhóm hoặc thiết bị dựa trên thu thập dữ liệu chính xác. Nó tạo hóa đơn phân bổ chi phí năng lượng đáp ứng yêu cầu tài chính chỉ với một cú nhấp chuột, cho phép quản lý chi phí năng lượng tinh vi.
- Trợ cấp Hiệu suất và Kế toán Carbon: Tự động tạo báo cáo kiểm toán năng lượng và báo cáo đánh giá hiệu suất năng lượng tuân thủ yêu cầu chính phủ, cũng như tài liệu xin trợ cấp liên quan đến các dự án tòa nhà xanh, tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Hệ thống cũng tự động tính toán dữ liệu phát thải carbon, đặt nền móng cho giao dịch carbon và quản lý tài sản carbon.
4. Các Kịch bản Ứng dụng Tiêu biểu
4.1 Trạm Năng lượng Tích hợp Cấp công viên
Phù hợp cho các trung tâm năng lượng khu vực trong các khu công nghiệp, tổ hợp thương mại, khuôn viên đại học, sân bay và ga tàu. Nó cho phép giám sát và tối ưu hóa hợp tác của hệ thống PV tại chỗ, lưu trữ năng lượng, tua-bin khí nhỏ, trụ sạc và nguồn lạnh/nóng HVAC, giảm đáng kể chi phí năng lượng tổng hợp trong khi cải thiện tính tự túc năng lượng và độ tin cậy cung cấp điện.
4.2 Bộ não Năng lượng Thành phố Thông minh
Là một "trung tâm vận hành năng lượng" cấp thành phố, nó tích hợp ngang dữ liệu năng lượng từ các dịch vụ đô thị, tòa nhà, giao thông và các lĩnh vực khác để theo dõi tổng thể xu hướng tiêu thụ năng lượng và phát thải carbon của thành phố. Qua mô phỏng và tối ưu hóa mạng đa năng lượng cấp thành phố, nó cung cấp hỗ trợ ra quyết định khoa học cho chính phủ trong việc lập chính sách năng lượng, quy hoạch cơ sở năng lượng và điều phối nguồn lực khẩn cấp, góp phần thực hiện thành phố thông minh và mục tiêu "Hai Carbon".
