دانلود پایان نامه ادغام سیستم مدیریت انرژی ریزشبکه در سیستم مدیریت ساختمان

1. مقدمه 2. پیشینه نظری 3. معماری پیشنهادی 4. پیاده سازی 5. نتایج و بحث و بررسی 6. نتیجه گیری

چکیده – حفظ یک تعادل پیوسته بین تولید و مصرف انرژی برای بهره برداری مطمئن از سیستم برق، ضروری است. اهمیت مدیریت تعادل توان مورد تاکید قرار گرفته است، زیرا سهم تولید انرژی تجدیدپذیر وابسته به آب و هوا افزایش یافته است. با افزایش تولید سطح مصرف کننده محلی، نیاز به مدیریت انرژی هوشمند نیز افزایش می یابد. سیستم های مدیریت انرژی، همجوشی منابع انرژی تجدیدپذیر و ذخیره کننده های انرژی محلی و تبدیل به یک شبکه قدرت کوچک هوشمند و مستقل، یعنی یک ریزشبکه را ممکن می کند. ریزشبکه ها قادر به تعامل بلادرنگ با بهره برداری از کل سیستم انرژی با در نظر گرفتن قیمت های بازار انرژی، شرایط آب و هوایی و پیش بینی محلی حجم های تقاضا و تولید انرژی، می باشند. در این پایان نامه، ریزشبکه ها و مدیریت انرژی براساس جدیدترین مقالات مورد مطالعه قرار گرفتند تا نقطه آغاز برای تلفیق یک سیستم مدیریت انرژی ریزشبکه در یک سیستم مدیریت ساختمان، تشکیل گردد. این پایان نامه، ساختار سیستم انرژی فنلاند و مدیریت تعادل آن هم از نظر محلی و هم در سطح سیستم را مورد مرور مقالات جامع قرار داد. علاوه بر آن، این مقاله بر زمینه هایی تمرکز کرد که مدیریت انرژی در ریزشبکه ها، شامل تعیین پتانسیل انعطاف پذیری و مدل سازی و بهینه سازی سیستم انرژی را ممکن می سازند. الزامات انتگراسیون (نفوذ منابع تجدیدپذیر) براساس بررسی «مورد کاربردی» (use case) و مجموعه مقالات مرور شده، ارزیابی شدند. رویکردهای پیاده سازی براساس مقالات مرور شده، مقایسه شدند. ارتباطات بین این دو سیستم با تست های عملکردی در یک محیط تست، ارزیابی شد. پروتکل های ارتباطاتی BACnet IP و ModbusTCP برای تست های عملکردی انتخاب شدند، زیرا در سیستم های مدیریت ساختمان، پشتیبانی گسترده ای از آنها شده است. عملکرد این پروتکل ها در یک سرور اتوماسیون با شاخص های عملکردی مشخص شده از جنبه سرور اتوماسیون، اندازه گیری شد. مناسب بودن این پروتکل ها براساس نتایج آزمون، ارزیابی شد. در تست های عملکردی «موارد کاربردی»، Modbus TCP، با منابع سرور اتوماسیون مورد نیاز بسیار کمتر، الزامات انتگراسیون را برآورده کرد. براساس نتایج می توان استدلال نمود که پیاده سازی ارتباطات بین این سیستم ها در یک مورد کاربردی مشابه، سرراست است. همین اصول پیاده سازی را می توان بین سیستم های اتوماسیون ساختمان مختلف و سیستم های مدیریت انرژی، بکار گرفت. از نظر مدیریت انرژی، پیچیده ترین زمینه، مدل سازی انرژی سیستم و ساخت روش های بهینه سازی استفاده شده برای رسیدن به اهداف سیستم می باشد. پژوهش های بسیار زیادی در تاریخچه اخیر رویکردهای بهینه سازی در موارد کاربرد مختلف ریزشبکه، انجام شده اند. براساس مرور مقالات انجام شده در این تحقیق، مزایای قابل توجهی با مدیریت و بهینه سازی انرژی حاصل شده است. این مزایا، به صورت محلی محقق شده اند و ارتباط مثبتی با کل سیستم انرژی دارند هنگامی که پایداری کلی بهبود یابد.

Maintaining a continuous balance between energy production and consumption is essential for the reliable operation of the electricity system. The importance of managing power balance has been emphasized as the share of weather-dependent renewable energy production has increased and the share of fossil-based control power has decreased. As local consumer level production increases, so does the need for intelligent energy management. Energy management systems enable the fusion of local renewable energy sources and storages into a small intelligent and independent power grid; a microgrid. Microgrids are able to interact in real time with the operation of the entire energy system, taking into account energy market prices, weather conditions and locally forecasted energy needs and production volumes. In this thesis microgrids and energy management were studied based on the latest literature to form the starting point for an integration of a microgrid energy management system in a building management system. The thesis literature review comprehensively examined the structure of the Finnish energy system and the management of its balance, both locally and at the system level. In addition, the work focused on the areas that enable energy management in microgrids, such as the determination of the flexibility potential and the modeling and optimization of the energy system. The integration requirements were evaluated based on the use case examination and the literature reviewed. Implementation approaches were compared based on the reviewed literature. The communication between the two systems was tested with performance tests in a test environment. Communication protocols BACnet IP and Modbus TCP were selected for the performance tests, as they are widely supported in building management systems. The performance of these protocols in a automation server was measured with performance indicators specified from the automation server’s perspective. The suitability of these protocols was evaluated based on the test results. In the use case performance tests, Modbus TCP met the integration requirements with significantly lower automation server resource requirements. Based on the results, it can be concluded that the communication between these systems is straightforward to implement in a similar use case. The same implementation principles can be applied between different building automation systems as well as energy management systems. In terms of energy management, the most complex area is the energy modeling of the system and the construction of the optimization methods used to fulfill the system goals. A great deal of research has been done in recent history of optimization approaches in different microgrid use cases. Based on the literature reviewed in the work, significant benefits have been achieved with energy management and optimization. These benefits are realized locally and reflect positively to the entire energy system as the overall stability improves.