Сокращение счетов за электроэнергию с помощью системы прогнозируемого управления отоплением

Прочитано: 122 раз(а)


Норвежский университет науки и технологий (NTNU) протестировал систему прогнозирования потребностей в отоплении в кампусе Глёсхауген. Результаты показывают, что мы можем сэкономить еще больше, если избыточное тепло уже используется.

Большое количество исследований показывает, что избыточное тепло, например, от центров обработки данных, хорошо подходит в качестве источника тепла . Но у нас есть лишь ограниченные знания о том, как системы управления для этих систем могут сэкономить нам еще больше энергии и денег.

Исследователи Хуан Хоу, Хаоран Ли и Натаса Норд хотели что-то с этим сделать. Теперь они представили свои результаты в недавней исследовательской статье.

Исследователи использовали кампус NTNU в Глёсхаугене в качестве тестового примера для схемы Model Predictive Control (MPC).

NTNU купается в жаре математических расчетов

Во-первых, немного информации о том, как отапливаются здания, в которых проводят время исследователи и студенты в Глёсхаугене.

В некоторые дни года избыточного тепла от суперкомпьютеров в Глёсхаугене достаточно, чтобы обогреть весь кампус. Холодная вода подается к супермашинам для их охлаждения, а нагретая вода перемещается туда, где она необходима, в другом месте на территории кампуса.

Зимой сеть централизованного теплоснабжения также поставляет тепло, но в самые теплые дни суперкомпьютеры могут справиться со всеми потребностями кампуса в отоплении.

Тепло, переносимое водой из сети централизованного теплоснабжения, избыточное тепло от компьютеров и другого отопительного оборудования, использующего тепловые насосы, должны контролироваться общей системой. Исследователи считают, что эта система контроля может стать еще более эффективной.

Представляем «систему гадания», чтобы сэкономить еще больше

«Предсказание на самом деле полностью отличается от гадания. В то время как гадалка трет мяч и получает свое предсказание из воздуха, MPC основан на исследованиях», — говорит Натаса Норд, профессор кафедры энергетики и технологического проектирования NTNU.

Схема Model Predictive Control (MPC) представляет собой модель управления, заполненную большим количеством данных о конкретной системе отопления, и включает в себя все, от предыдущих местных прогнозов погоды до температур зданий в течение года и различных компонентов, которые обеспечивают избыточное тепло. Когда все данные вводятся в систему, она становится основанным на данных и точным шаром для гадания.

Норд объясняет, что традиционные системы управления основаны на правилах для очень разных зданий. Они основаны на шаблоне, который работает для всех разнообразных компонентов, в отличие от метода MPC, который разрабатывается индивидуально и знает местные условия как внутри, так и снаружи. Исследователи взяли данные за каждый месяц в 2017-2018 годах в качестве отправной точки и протестировали MPC с помощью моделирования. Затем они сравнили результаты моделирования с фактическим потреблением электроэнергии и счетами за электричество.

Небольшой процент экономии может складываться, когда цены высоки

Тестирование показало, что с помощью MPC можно сэкономить 1,8% затрат на электроэнергию в месяц. Норд указывает, что эта цифра была основана на ценовой модели 2021 года.

«Можно предположить, что эффект от энергосбережения сегодня будет еще больше, хотя я бы не стал строить догадки о том, насколько. Сегодня в схемах затрат используются разные ценовые модели для ночного и дневного использования энергии. В любом случае, наш тест показывает что с помощью MPC мы можем максимизировать финансовую экономию для потребителей тепла, таких как кампус в Глёсхаугене. Результаты также показывают, что MPC была более стабильной и надежной, чем традиционная система управления, что является положительным фактором для безопасности системы», — говорит Норд.

Может также использоваться для систем с другими типами избыточного тепла

Не так много мест в Норвегии используют избыточное тепло суперкомпьютеров для отопления.

«MPC можно было бы с таким же успехом использовать с другими источниками избыточного тепла, такими как охлаждение в пищевой промышленности», — говорит Норд.

В дополнение к тепловой промышленности охлаждение также обеспечивает избыточное тепло. Текущий проект на ледовом катке Leangen в Тронхейме пытается использовать избыточное тепло от его холодильной установки. Многие отрасли пищевой промышленности также нуждаются в охлаждении.

Норд объясняет, что одна из проблем при внедрении MPC заключается в том, чтобы заставить разные системы взаимодействовать друг с другом.

«Получение хороших данных, которые мы можем использовать в программировании, может быть сложной задачей. Некоторые компоненты имеют протоколы, с которыми нам трудно общаться. Они требуют некоторой работы для адаптации программирования. Но мы постоянно работаем над реализацией, и это то, что исследователи в NTNU может помочь другим игрокам», — говорит она.

Сокращение счетов за электроэнергию с помощью системы прогнозируемого управления отоплением



Новости партнеров