- Trang Chủ
- Năng lượng
- Mô hình hoá năng lượng và vận hành tối ưu với công nghệ Internet of Thing cho toà nhà tiết kiệm năng lượng
Xem mẫu
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TWELVE
MÔ HÌNH HOÁ NĂNG LƯỢNG VÀ VẬN HÀNH TỐI ƯU
VỚI CÔNG NGHỆ INTERNET OF THING CHO TOÀ NHÀ
TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
Đào Văn Dũng(1)
(1) Sinh viên khoa Điện – Đại học Công Nghiệp Hà Nội
Email: dungdao191299@gmail.com
Giảng viên hướng dẫn: TS. Đặng Hoàng Anh
TÓM TẮT
Với tình hình biến đổi khí hậu ngày càng đánh giá một hệ thống vận hành tối ưu hay
xấu đi như hiện nay, việc bảo vệ môi trường không cần phải dựa trên các cơ sở thực
ngày càng được xem trọng. Bên cạnh các tiễn và các thông số cụ thể. Mà để có thể
phương pháp bảo vệ môi trường như thu được kết quả đó sẽ rất tốn kém và mất
khắc phục ô nhiễm môi trường, sử dụng nhiều thời gian Vì vậy việc áp dụng các mô
các nguồn năng lượng tái tạo thì việc tiết hình mô phỏng năng lượng trở thành một
kiệm năng lượng, sử dụng tối ưu nguồn biện pháp được lựa chọn nhằm đánh giá
năng lượng cũng là một trong những việc độ hiệu quả các chiến lược vận hành trước
rất là được quan tâm. Tuy nhiên để có thể khi đưa vào thực nghiệm.
Từ khóa: Giám sát năng lượng, Điều khiển tự động,Tối ưu hoá, Vận hành tối ưu năng lượng,
Cảm biến và điều khiển, Mô hình hoá năng lượng, Mô phỏng năng lượng.
1. GIỚI THIỆU
Ngày ngay, với sự phát triển của xã hội, kê về cơ cấu sử dụng năng lượng cho các
cuộc sống của con người ngày càng tiện loại hình toà nhà, tiêu thụ lớn nhất chính
nghi và hiện đại. Kéo theo sự phát triển là hệ thống điều hoà không khí với khoảng
đó, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày 40%, tiếp theo là chiếu sáng chiếm khoảng
càng được tăng cao, đặc biệt là nhu cầu về 30% tổng lượng tiêu thụ. Chính vì vậy việc
nguồn năng lượng điện. Chính việc này đã thực hiện tốt về tiết kiệm năng lượng và
góp phần không nhỏ vào sự thay đổi khí sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng
hậu và nóng lên toàn cầu, làm cạn kiệt các sẽ giúp giảm tiêu thụ năng lượng, hạn chế
nguồn tài nguyên thiên nhiên. Theo thống các tác động xấu đến môi trường cũng như
kê, tổng năng lượng tiêu thụ cho các công giảm lượng phát thải nhà kính. Một trong
trình xây dựng chiếm từ 40%-70% năng những giải pháp tiết kiệm năng lượng đó
lượng cung cấp cho đô thị. Và theo thống chính là sử dụng các phương pháp điều
244 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TWELVE
khiển thông minh. đó, các thiết bị chấp hành lệnh và giám sát
được xây dựng dựa trên lập trình nhúng
Một hệ thống vận hành thông minh và
như là Arduino. Các phần mềm mã nguồn
tối ưu cần phải đảm bảo độ tiện nghi cho
mở như là Openhab, MQTT, InfluxDB,… có
người sử dụng trong khi vẫn phải đảm bảo
vai trò như là bộ não giúp điều khiển giám
việc sử dụng tiết kiệm năng lượng. Tuy
sát các thiết bị cũng như đóng vai trò thành
nhiên với các chiến lược đưa ra, ta không
một hệ thu thập dữ liệu.
thể thử nghiệm từng cái với hệ thống thực
vì như vậy sẽ tốn rất nhiều chi phí và thời
gian. Vì vậy việc đưa các chiến lược trên
thông qua một mô hình mô phỏng sẽ giúp
ta có kết quả gần sát với thực tế nhất. Dựa
trên các kết qua thu được sẽ áp dụng với
các hệ thống thực. Hình 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều
khiển tự động hoá toà nhà
Vì vậy nhóm nghiên cứu đưa ra các mục
tiêu cho đề tài bao gồm:
Xét về tổng quan, hệ thống sẽ bao gồm 3
• Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển thành phần chính là các thiết bị giám sát
tự động hoá toà nhà năng lượng và cảm biến, các thiết bị điều
khiển và bộ điều khiển trung tâm. Các thiết
• Xây dựng mô hình năng lượng và triển
bị giám sát, cảm biến và điều khiển sẽ được
khai mô phỏng năng lượng
kết nối và vận hành thông qua bộ điều
• Đưa ra chiến lược vận hành tối ưu hoá khiển trung tâm thông qua các chuẩn giao
năng lượng cho toà nhà tiếp M2M (hình 1).
2.2 Mô hình hoá năng lượng và mô phỏng
2. PHƯƠNG PHÁP năng lượng
2.1 Hệ thống giám sát, điều khiển tự động Đối với việc xây dựng mô hình năng lượng,
hoá toà nhà mô hình xây dựng cần phải có đáp ứng đủ
Việc xây dựng hệ thống điều khiển tự động các thông số để phục vụ cho việc tính toán
hoá toà nhà nhằm mục đích giúp cho hệ mô phỏng, không chỉ bao gồm các tham
thống sẽ vận hành đúng theo như những số như kết cấu, vật liệu mà còn cả các mô
gì mà chiến lược vận hành đề ra. Hệ thống hình hệ thống điều khiển tự động cũng cần
sẽ được xây dựng dựa trên các phần cứng thiết phải đưa vào trong mô hình. Sau đó
và phần mềm như mã nguồn mở. Trong mô hình cần được mô hình toán học hoá
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 245
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TWELVE
để thực hiện việc tính toán. Vì vậy các phần
mềm mô phỏng (EnergyPlus,…) được sử
dụng trong việc xây dựng mô hình và tính
toán mô phỏng.
Hình 3: Tối ưu hoá chiến lược vận hành
Hình 2: Xây dựng mô hình mô phỏng
năng lượng
2.3 Tối ưu hoá chiến lược vận hành tự động
Từ mô hình năng lượng đã xây dựng được, Hình 4: Một số cơ sở dữ liệu thu thập được
ta có thể đưa vào các chiến lược vận hành
đã đề ra để có thể thực hiện tính toán mô Dự kiến tiếp theo tác giả sẽ bắt tay vào
phỏng. Sau đó dựa trên các tiêu chí đã xây dựng lên các mô hình năng lượng và
đặt ra ban đầu ( tiện nghi, tiết kiệm năng có thể đưa vào các chiến lược vận hành để
lượng,…) và kết quả nhận được sau khi thực hiện tiến hành mô phỏng, tính toán.
thực hiện tính toán mô phỏng cho khoảng Kết quả cuối cùng được hướng đến sẽ là
thời gian dài( 1 tháng, 1 năm,…) ta tiếp tục một hệ thống vận hành thông minh theo
tối ưu lại và thực hiện việc mô phỏng, từ đó các chiến lược tối ưu hoá. Các kết quả thu
có thể đánh giá được chiến lược nào tối ưu được sẽ tiếp tục được đưa ra vào các công
nhất để đưa vào áp dụng thực nghiệm với bố khoa học sau.
hệ thống tự động hoá đã xây dựng được.
Mục đích cuối cùng là hướng đến đưa ra
được chiến lược vận hành tối ưu cho hệ
thống.
246 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TWELVE
3. KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Pierluigi Siano, Demand response and smart grids—A
Hệ thống điều khiển tự động không phải
survey, Renewable and Sustainable Energy Reviews,
là ý tưởng mới lạ với mọi người. Tuy nhiên Volume 30, February 2014, Pages 461-478
việc đưa vào các chiến lược vận hành tối [2] Angeliki Kylili, Paris A. Fokaides “European
smart cities: The role of zero energy buildings”,
ưu hoá thì lại chưa được quan tâm rộng rãi. Sustainable Cities and Society, Volume 15, July
Vì vậy việc đưa vào các giải pháp tổng thể 2015, Pages 86-95.
[3] Daniel Tenfen; Benoit Delinchant; Frédéric Wurtz; Erlon
là điều cần thiết và để phát huy được hiệu
C. Finardi; Jaqueline Rolim; Rubipiara C. Fernandes,
quả một cách tối đa khả năng của hệ thống. “Load Demand, Batteries, and Electric Vehicles
Đây sẽ là một trong các giải pháp giúp cho Modelling to the Energy Management of Microgrids”,
Workshop ELECON, Magdeburg, October 2014.
toà nhà đạt được mức Zero Net Energy khi [4] Hoang-Anh Dang, Benoit Delinchant, and Frederic
kết hợp với các hệ thống sử dụng nguồn Wurtz. Toward building energy management:
Electric analog modeling for thermal behaviour
năng lượng tái tạo.
simulation. Nov 14-16, 2016, IEEE ICSET 2016
Conference, Hanoi, Vietnam.
[5] Hoang-Anh Dang, Benoit Delinchant, and Frederic
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN Wurtz. Modélisation en vue de la simulation
Đào Văn Dũng Sinh năm 1999, sinh viên énergétique des bâtiments : Application au
prototypage virtuel et à la gestion optimale de PREDIS
K12, khoa Điện, chuyên nghành Tự Động MHI. PhD Thesis 2013, University of Grenoble Alpes.
Hoá, Trường Đại học Công Nghiệp hà Nội. [6] Edward M. Smith, David R. Sewell, Patrick T. Golden,
System and method for energy management, US
Hướng nghiên cứu hiện tại là lập trình
Patent 6,785,592, 2004.
nhúng và IOT. [7] Van-Binh Dinh, Benoit Delinchant, and
Frederic Wurtz. Méthodes et outils pour le
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN dimensionnement des bâtiments et des systèmes
énergétiques en phase d’esquisse intégrant la
TS. Đặng Hoàng Anh Tốt nghiệp Tiến sỹ
gestion optimale. PhD Thesis 2016, University of
ngành Kỹ Thuật Điện (2013) tại Trường Đại Grenoble Alpes.
học Grenoble, CH Pháp. Lĩnh vực nghiên [8] IEC, Internet of things: Wireless sensor networks,
White paper, 2014.
cứu chính hiện nay xoay quanh các vấn [9] Techmaster Team, 2018, [IoT] Những điều cần biết về
đề về Hiệu quả năng lượng trong toà nhà giao thức MQTT, https://techmaster.vn/posts/34394/
iot-giao-thuc-mqtt-va-ung-dung-trong-iot
thông minh, tích hợp năng lượng tái tạo
hướng tới Zero Energy Building. Các nghiên
cứu chủ yếu gần đây tạp trung làm chủ hệ
thống IOT cho toà nhà và Mô phỏng năng
lượng. Các nghiên cứu tiếp theo trong
tương lai gần định hướng vào các vấn đề
tối ưu năng lượng, tiện nghi chi phí cho hệ
thống thực và các ứng dụng AI liên quan.
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 247
nguon tai.lieu . vn
