Nghiên cứu và thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ưu năng lượng trong tòa nhà thông minh

Trình bày tổng quan về hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà. Các phương pháp tiết kiệm và tối ưu năng lượng. Các vấn đề trong quản lý năng lượng tòa nhà. Tìm hiểu hệ thống quản lý năng lượng đề xuất bởi trường Đại học South West, Đức. Tổng kết và đánh giá.

TRƯƠNG PHAN VĨNH PHƯỚC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRƯƠNG PHAN VĨNH PHƯỚC ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIẾT KIỆM TỐI ƯU NĂNG LƯỢNG TRONG TỊA NHÀ THƠNG MINH Chun ngành: LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA Khóa 2010-2012 Hà Nội – Năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG PHAN VĨNH PHƯỚC NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIẾT KIỆM TỐI ƯU NĂNG LƯỢNG TRONG TỊA NHÀ THƠNG MINH Chuyên ngành: LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Hồng Nam Hà Nội – Năm 2013 NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIẾT KIỆM TỐI ƢU NĂNG LƢỢNG TRONG TỊA NHÀ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tôi, đƣợc tập hợp từ nhiều nguồn tài liệu liên hệ thực tế viết ra, không chép luận văn trƣớc Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2013 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trƣơng Phan Vĩnh Phƣớc Khoá: Cao học 2010 -2012 LỜI CẢM ƠN Từ thời gian bắt đầu nghiên cứu đến luận văn hoàn thành Trong q trình làm đề tài tơi nhận đƣợc giúp đỡ thầy, cô giáo đặc biệt hƣớng dẫn tận tình chu đáo TS Nguyễn Hồng Nam Tơi xin chân thành cảm ơn xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Nguyễn Hồng Nam, thầy, giáo Viện Điện, Viện đào tạo sau đại học môn Đại Học Bách Khoa Hà Hội, Trƣờng Cao Đẳng Nghề Dầu Khí Vũng Tàu tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình tham gia khóa học Các bạn bè học viên lớp giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Do hạn chế thời gian, trình độ nên luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận đƣợc dẫn, góp ý thầy cô nhƣ đồng nghiệp để luận văn đƣợc hồn thiện Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành cảm ơn!! Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƢỢNG TÒA NHÀ 1.1 Tổng quan quản lý lƣợng 1.1.1 Thiết bị trường 1.1.2 Khối điều khiển 1.1.3 Khối vận hành giám sát (SCADA) 1.1.4 Khối quản lý 1.2 Đánh giá hệ thống quản lý lƣợng 1.2.1 Thực trạng 1.2.2 Lợi ích lượng 10 1.2.3 Lợi ích hỗ trợ vận hành 10 1.2.4 Các giải pháp tiết kiệm 11 CHƢƠNG II CÁC PHƢƠNG PHÁP TIẾT KIỆM VÀ TỐI ƢU NĂNG LƢỢNG 13 2.1 Tiết kiệm lƣợng 14 2.1.1 Giới thiệu 14 2.1.2 Dịch vụ quản lý lượng 15 2.1.3 Phần mềm 19 2.1.4 Giao thức EMS 20 2.1.5 Quá trình thử nghiệm thiết bị eEMS 22 2.1.6 Tổng kết 26 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2.2 2013 Quản lý tối ƣu lƣợng 26 2.2.1 Giới thiệu 26 2.2.2 Cơ sở lý luận 28 2.2.3 Mơ hình toán học 29 2.2.4 Vấn đề kinh tế 31 2.2.5 Thời gian 31 2.2.6 Trường hợp nghiên cứu 32 2.2.7 Kết thảo luận 34 2.2.8 Tính tốn đo lường nhu cầu lượng 39 2.2.9 Kết luận 40 CHƢƠNG III CÁC VẤN ĐỀ TRONG QUẢN LÍ NĂNG LƢỢNG TỊA NHÀ 41 3.1 Các hệ thống điện tòa nhà 42 3.1.1 Hệ thống điện nguồn cung cấp điện 42 3.1.2 Hệ thống chiếu sáng 44 3.1.3 Hệ thống HVAC 50 3.1.4 Hệ thống cấp nước 56 3.1.5 Hệ thống thang máy 56 3.1.6 Hệ thống chữa cháy 56 3.1.7 Hệ thống an ninh 58 3.2 Lợi ích việc trang bị hệ thống BMS cho tòa nhà 59 3.2.1 Giảm chi phí vận hành bảo dưỡng 59 3.2.2 Tiết kiệm lượng 59 3.2.3 Tạo môi trường làm việc tiện nghi, đại, hiệu cao 60 3.2.4 Đảm bảo an ninh an toàn cho người 60 3.2.5 Thân thiện góp phần gìn giữ mơi trường 61 CHƢƠNG IV TÌM HIỂU HỆ THỐNG QUẢN LÍ NĂNG LƢỢNG ĐỀ XUẤT BỞI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SOUTH WEST, ĐỨC 62 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 4.1 Giới thiệu 63 4.2 Mạng điện phân tán 63 4.3 Hệ thống cung cấp điện tƣơng lai - Smart Grid 65 4.3.1 Điều khiển hướng tới lưới thông minh 65 4.3.2 Thách thức cho lưới điện thông minh 67 4.4 Các phƣơng pháp tiên tiến 68 4.4.1 Kĩ thuật điều khiển Master/ Slave 68 4.4.2 Kĩ thuật điều khiển (chia sẻ) dòng lượng 69 4.4.3 Kĩ thuật điều khiển sụt Điện áp/Tần số 70 4.5 Kết luận 71 CHƢƠNG V TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tòa nhà thơng minh 2013 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc thu gọn hệ thống BMS Hình 1.2 Hệ thống quản lý tịa nhà thơng minh Hình 2.1 Cấu trúc chức dịch vụ EMS 18 Hình 2.2 Lƣu đồ chức 22 Hình 2.3 Kiến trúc thiết bị eEMS (trái) thiết bị eEMS thật (phải) 23 Hình 2.4 Lƣợng yêu cầu ngƣời dùng tổng lƣu lƣợng ngày 24 Hình 2.5 Mối quan hệ tiêu thụ lƣợng sử dụng hệ thống EMS không sử dụng hệ thống EMS 25 Hình 2.6 Yêu cầu nhiệt theo năm 31 Hình 2.7 Hƣớng lƣợng vận hành trình làm lạnh 33 Hình 2.8 Chiến lƣợc 1: Sử dụng thiết bị 35 Hình 2.9 Chiến lƣợc 1: phân bố thời gian sử dụng thiết bị 36 Hình 2.10 Chiến lƣợc 2: Sử dụng thiết bị 36 Hình 2.11 Chiến lƣợc 2: phân bố thời gian sử dụng thiết bị 37 Hình 2.12 Chiến lƣợc 3: Sử dụng thiết bị 37 Hình 2.13 Chiến lƣợc 3: phân bố thời gian sử dụng thiết bị 38 Hình 3.1 Hệ thống thiết bị điện tòa nhà 42 Hình 3.2 Cấu trúc hệ thống chiếu sáng LITROL 45 Hình 3.3 Hệ thống điều khiển Chiller 51 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống làm mát nƣớc 52 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Tập lệnh giao thức EMS 20 Bảng 2.2 Đặc tính thiết bị 32 Bảng 2.3 Năng lƣợng mong muốn kế hoạch lƣợng 34 Bảng 2.4 Bảng tiền tính giá điện hàng ngày 34 Bảng 2.5 Kết theo bƣớc đo 34 Bảng 2.6 Kết tối ƣu sử dụng bƣớc thời gian khác 38 Bảng 2.7 Cài đặt thiết bị với điểm đặt có thời gian khác chiến lƣợc 39 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 tịa nhà đƣợc bảo vệ tốt nhất, đảm bảo an toàn tài sản ngƣời cho doanh nghiệp 3.2.5 Thân thiện góp phần gìn giữ mơi trường Việc sử dụng hiệu thiết bị điện tịa nhà ngồi việc giúp doanh nghiệp tiết kiệm đƣợc chi phí lƣợng, chi phí vận hành bảo dƣỡng cịn giúp doanh nghiệp góp phần đảm bảo vệ sinh gìn giữ môi trƣờng, tiêu chuẩn ngày đƣợc coi trọng tất ngành nghề cơng trình Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 61 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 CHƢƠNG IV TÌM HIỂU HỆ THỐNG QUẢN LÍ NĂNG LƢỢNG ĐỀ XUẤT BỞI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SOUTH WEST, ĐỨC Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 62 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 4.1 Giới thiệu Nhiên liệu hóa thạch nguồn lƣợng giới Tuy nhiên vấn đề an tồn mơi trƣờng tiết kiệm chi phí đƣợc giới quan tâm Các nguồn lƣợng tái tạo nhƣ tua bin gió, hệ thống lƣợng mặt trời quang điện, lƣợng mặt trời nhiệt điện, nhà máy điện sinh khối, tế bào nhiên liệu, tua bin khí đốt, tua bin thủy điện, tuabin nhiệt kết hợp - CHP hệ thống điện hệ thống điện tƣơng lai Một xu hƣớng hệ thống điện đƣợc phát triển hệ mạng điện phân tán (DG), hệ thống chuyển đổi lƣợng - ECS đƣợc nằm gần ngƣời tiêu dùng đơn vị lớn đƣợc thay đơn vị nhỏ Đối với ngƣời tiêu dung, chi phí thấp, độ tin cậy dịch vụ, chất lƣợng điện cao, hiệu sử dụng lƣợng tăng lên, độc lập lƣợng tất lý để họ quan tâm đến lƣợng Việc sử dụng lƣợng tái tạo "năng lƣợng xanh" cung cấp lợi ích đáng kể môi trƣờng Biến tần đƣợc coi thành phần thiết yếu hệ thống Biến tần ảnh hƣởng đến tần số điện áp lƣới điện mơ-đun khơng thể thiếu lƣới điện thơng minh tƣơng lai (smart-grid) Vấn đề hệ thống linh hoạt, tính tích hợp, khả kiểm soát phân cấp điều khiển quản lý lƣới điện (kiểm soát tần số, điện áp đáp ứng lƣợng) thông qua biến tần 4.2 Mạng điện phân tán Hiện nay, khơng có đồng thuận định nghĩa xác mạng phân tán – DG (Distributed Grid) Nói chung, mạng phân tán mơ tả cách phân phối Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 63 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 lƣới điện Mạng phân tán đƣợc đặc trƣng tất tính sau: Khu vực phân tán nhỏ trung bình Nguồn đầu vào liên tục, ví dụ nhƣ gió, lƣợng mặt trời Hoạt động độc lập có liên kết Sử dụng nguồn lƣợng địa điểm cụ thể, ví dụ nhƣ tua bin gió địi hỏi phải trì tốc độ gió 20 km/ Để đáp ứng yêu cầu này, chúng đƣợc đặt đèo núi bờ biển Nằm gần tải lớn Lƣu trữ lƣợng liên kết với mạng điện Công nghệ sử dụng mạng phân tán bao gồm nhiều công nghệ: công nghệ quang điện, cơng nghệ lƣợng gió, thủy điện cỡ nhỏ nhỏ, công nghệ địa nhiệt, công nghệ lƣợng thủy triều sóng, cơng nghệ tế bào nhiên liệu, công nghệ lƣợng mặt trời nhiệt điện, công nghệ sinh khối, công nghệ tua bin nhỏ cực nhỏ, công nghệ lƣu trữ lƣợng, công nghệ lƣu trữ lƣợng nhiệt Ý tƣởng đằng sau mạng phân tán DG khái niệm Tuy nhiên, phát triển công nghệ phát triển kinh tế khiến cho hệ thống cần đáp ứng nhu cầu truyền tải điện lớn, nhiều nhà máy lƣới điện phân tán rộng giải lý sau: Để giảm bớt phụ thuộc vào nguồn lƣợng truyền thống Để giảm chất thải tác động môi trƣờng Thị trƣờng điện tự hóa Cải thiện chất lƣợng điện độ tin cậy Giảm chi phí truyền tải tổn thất Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 64 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 Để tăng cƣờng an ninh hệ thống cách phân phối từ nhiều nhà máy lƣợng thay tập trung vài mục tiêu 4.3 Hệ thống cung cấp điện tƣơng lai - Smart Grid Năng lƣợng đóng vai trị quan trọng phát triển quốc gia Cơ sở hạ tầng điện hầu hết quốc gia bao gồm nhà máy mạng lƣới truyền tải Tuy nhiên, xu hƣớng phát triển hƣớng tới hệ mạng lƣợng phân tán, điều có nghĩa hệ thống chuyển đổi lƣợng - ECS đƣợc nằm gần ngƣời tiêu dùng đơn vị lớn đƣợc thay đơn vị nhỏ Một mạng lƣới với chi phí thấp, độ tin cậy dịch vụ cao, chất lƣợng điện cao, hiệu sử dụng lƣợng tăng độc lập lƣợng gọi "lƣới thông minh – smart grid" Một định nghĩa tốt “lƣới điện thông minh” mạng điện có khả tự động cân bằng, tự động giám sát lƣới điện, chấp nhận nguồn nhiên liệu khác (than, mặt trời, gió,…) biến đổi hịa vào mạng lƣới chung để ngƣời tiêu dùng sử dụng mà có can thiệp ngƣời tối thiểu Nó lƣới có khả cảm nhận đƣợc hệ thống tải điện đƣợc định tuyến lại để giảm tình trạng tải này, đồng thời ngăn chặn tình điện Một lƣới mà cho phép giao tiếp thời gian thực ngƣời tiêu dùng tiện ích cho phép để tối ƣu hóa việc sử dụng lƣợng [7] 4.3.1 Điều khiển hướng tới lưới thông minh Nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến mạng lƣới điện tƣơng lai nhƣ biến đổi khí hậu, lão hóa sở hạ tầng nhiên liệu hóa thạch dần cạn Theo Cơ quan Năng lƣợng Quốc tế (IEA), đầu tƣ toàn cầu lĩnh vực lƣợng cần thiết cho 2003-2030 ƣớc tính khoảng 16 nghìn tỷ Chỉ tính riêng châu Âu, 500 tỷ euro giá trị đầu tƣ cần thiết để nâng cấp truyền Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 65 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 tải điện sở hạ tầng phân tán Sau yếu tố ảnh hƣởng đến lƣới điện thông minh: Thị trƣờng: cung cấp lợi ích cho khách hàng cách gia tăng cạnh tranh công ty thị trƣờng Cạnh tranh cung cấp cho khách hàng lựa chọn rộng dịch vụ giá điện thấp Quy định môi trƣờng: vấn đề quan trọng liên quan đến quy định sức khỏe công cộng, mơi trƣờng, an tồn sản xuất điện Các chất khí gây hiệu ứng nhà kính góp phần thay đổi khí hậu, thách thức mơi trƣờng kinh tế ngƣời Để đáp ứng sách mơi trƣờng, cần triển khai nhanh chóng, hiệu quả, khơng phơ trƣơng Thiếu nguồn lực: lƣợng nguồn cho xã hội đại Các quốc gia khơng có dự trữ đầy đủ loại nhiên liệu hóa thạch phải đối mặt với mối quan tâm ngày tăng khả năng lƣợng sơ cấp Hiện khoảng 50% lƣợng EU đƣợc nhập từ quốc gia trị khơng ổn định Bảo mật: cần thiết để đảm bảo hệ thống điện khỏi mối đe dọa khủng bố tai họa thiên nhiên Cần phải có khả xác định cố, khơi phục hệ thống cách nhanh chóng sau bị gián đoạn, cung cấp dịch vụ trƣờng hợp khẩn cấp Lão hóa sở hạ tầng: sở hạ tầng (Châu Âu Mỹ) nhà máy phát điện, truyền tải mạng lƣới phân tán dần lão hóa, điều ngày đe dọa an ninh, độ tin cậy chất lƣợng cung cấp Cách hiệu để giải điều tích hợp giải pháp sáng tạo, cơng nghệ kiến trúc lƣới Công nghệ hệ - Distributed Generation: có đặc điểm khác nhà máy truyền thống Ngoài nhà máy thủy điện lớn, hệ có Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 66 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 xu hƣớng nhỏ so với loại truyền thống Tuy nhiên, mạng lƣới truyền tải phân tán có khơng đƣợc thiết kế để kết hợp với công nghệ hệ Điện tử công suất nâng cao: cho phép chuyển đổi xác nhanh chóng Điện tử cơng suất nằm trung tâm phát điện lƣới điện Chuyển đổi cần thiết tích hợp nguồn tạo đồng với điện lƣới quan trọng hệ thống lƣợng Công nghệ thông tin truyền thông (ICT): ứng dụng công nghệ thơng tin nhƣ tự động hóa nhƣ đọc số đo, toán, truyền tải, hoạt động phân phối, phục hồi báo cáo tình trạng Khả giám sát hoạt động thời gian thực thực thuật toán điều khiển tự động để đáp ứng với điều kiện thay đổi hệ thống bắt đầu đƣợc sử dụng lƣới điện gần thập kỉ Phân phối thông minh bao gồm thiết bị "thông minh" 4.3.2 Thách thức cho lưới điện thông minh Tiêu chuẩn hóa: thiết kế phát triển kiến trúc chuẩn hố dạng mơ-đun cho hệ thống điện liên kết hệ thống chuyển đổi lƣợng (chuyển đổi lƣợng gió, tế bào nhiên liệu,…) cho lƣới điện thông thƣờng cho lƣới điện bị cô lập, thực đầy đủ yêu cầu hội nhập vào hệ thống kiểm soát lƣới điện Lớp thông tin liên lạc: phát triển thực mơ hình lớp thơng tin liên lạc chung để kết hợp cách đơn giản nhanh chóng hệ thống chuyển đổi lƣợng lƣới điện hệ thống kiểm soát trực tuyến Thách thức: giải vấn đề nhƣ giá cả, ƣu đãi, ƣu tiên, trách nhiệm, rủi ro bảo hiểm để thích ứng với công nghệ mới, kết nối Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 67 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 tiêu chuẩn, kiểm soát giải rào cản Điều bao gồm việc tìm kiếm mơ hình kinh doanh có lợi nhuận, thu hút nguồn lực phát triển tốt sách công 4.4 Các phƣơng pháp tiên tiến Kiến trúc hệ thống, phƣơng thức chiến lƣợc hoạt động, quản lý kiểm sốt đƣợc phân tích phần Những thuận lợi khó khăn đƣợc thảo luận Chúng ta tập trung biến tần, chúng thƣờng đƣợc xây dựng song song với hệ thống lƣợng để cải thiện hiệu suất để đạt đƣợc hệ thống cao Điều đƣợc thúc đẩy gia tăng nguồn lƣợng khác nhƣ quang điện phong điện Có nhiều kỹ thuật biến tần đƣợc đề xuất, ta đƣợc phân loại phƣơng pháp tiếp cận chủ yếu sau: Kĩ thuật điều khiển Master/ Slave Kĩ thuật điều khiển (chia sẻ) dòng lƣợng Kĩ thuật điều khiển sụt Điện áp/ Tần số 4.4.1 Kĩ thuật điều khiển Master/ Slave Phƣơng pháp điều khiển Master / Slave sử dụng biến tần điều khiển điện áp nhƣ đơn vị Master biến tần điều khiển dòng điện nhƣ đơn vị Slave Các đơn vị Master trì điện áp đầu hình sin, tạo lệnh thích hợp điều khiển dịng đơn vị Slave Một cấu hình Master/ Slave đƣợc giới thiệu kết hợp biến tần điều khiển điện áp điều khiển dòng PWM cho hoạt động song song nguồn cung cấp pha liên tục (UPS) Biến tần điều khiển điện áp (Master) đƣợc phát triển với số điện áp đầu hình sin Các đơn vị biến tần điều khiển dịng hoạt động nhƣ Slave để theo dõi phân phối Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 68 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 Điều khiển Master/ Slave có nhiều điểm tốt Các biến tần khơng cần mạch PLL để đồng hóa cấp cho việc chia tải Trở kháng đƣờng dây không ảnh hƣởng đến việc chia sẻ tải hệ thống dễ dàng mở rộng Tuy nhiên, có vài nhƣợc điểm Một nhƣợc điểm lớn hầu hết hệ thống thật dƣ thừa, có điểm lỗi, đơn vị Master Một bất lợi khác cấu hình ổn định hệ thống phụ thuộc vào số lƣợng đơn vị Slave hệ thống Hơn nữa, tất kỹ thuật Master/ Slave cần thông tin liên lạc mối liên kết điều khiển Do đó, chúng không đáng tin cậy cho hệ thống cung cấp điện kiểu phân tán 4.4.2 Kĩ thuật điều khiển (chia sẻ) dòng lượng Trong kỹ thuật này, dòng tải tổng đƣợc đo chia cho số đơn vị hệ thống để có đƣợc trung bình đơn vị có Thực tế nay, đơn vị đƣợc đo từ khác biệt với giá trị trung bình tính tốn để tạo tín hiệu điều khiển cho việc chia sẻ tải Bộ điều khiển điện áp điều chỉnh độ lệch điện áp nhỏ giữ số điện áp Tín hiệu ΔI đƣợc phát đƣa cho vòng lặp dòng nhƣ yếu tố điều chỉnh, tín hiệu ΔP điều khiển pha sóng sin tham chiếu Một chia tải đƣợc xảy Đáp ứng độ tốt phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển từ nguồn Kĩ thuật điều khiển (chia sẻ) dòng điện/ dịng lƣợng có chức đặc biệt Nó có chia tải tốt, đáp ứng độ nhanh dịng điện lƣu thơng biến tần giảm Tuy nhiên có nhƣợc điểm nhƣ khó mở rộng mạng cần phải đo đƣợc dịng tải biết số lƣợng biến tần có hệ thống Các liên kết cần thiết làm hệ thống giảm tin cậy không dƣ thừa cho mạng điện phân tán Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 69 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tòa nhà thông minh 2013 4.4.3 Kĩ thuật điều khiển sụt Điện áp/Tần số Nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng đƣợc tạm phân loại nhƣ sau: Điều khiển sụt Điện áp/Tần số chuyển đổi Điều khiển sụt Điện áp/Tần số nghịch chiều Các phƣơng pháp kết hợp khác nhằm điều khiển sụt Phƣơng pháp điều khiển sụt điện áp/tần số dựa phép đo cục biến trạng thái mạng làm cho hệ thống thực phân tán cung cấp cho hệ thống dự phịng hồn hảo khơng phụ thuộc vào đƣờng cáp truyền thông tin cho hoạt động Nó có nhiều tính mong muốn, chẳng hạn nhƣ linh hoạt mở rộng mơ đun dự phịng Tuy nhiên, khái niệm điều khiển sụt điện áp/tần có số hạn chế bao gồm tần số biên độ dịch, đáp ứng độ chậm khả dòng điện lƣu chuyển biến tần trở kháng dây không phù hợp đầu biến tần tải và/hoặc cảm biến không phù hợp đo sai số điện áp/ dòng điện a Điều khiển sụt Điện áp/ Tần số chuyển đổi Kĩ thuật điều khiển với hoạt động hai hay nhiều biến tần đơn pha song song khơng có mối liên kết phụ trợ Kỹ thuật tƣơng tự nhƣ khái niệm làm sụt Tần số/Điện áp chuyển đổi, sử dụng tần số sụt điện áp phép tất biến tần độc lập chia sẻ tải tƣơng ứng với lực b Điều khiển sụt Điện áp/ Tần số nghịch chiều Phƣơng pháp đƣợc lựa chọn thay đổi chức sụt chuyển đổi nguồn để chức sụt đƣợc sử dụng trƣờng hợp trạng thái ổn định sụt nghịch chiều đƣợc sử dụng trình độ Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 70 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 Trong phƣơng pháp này, việc chia sẻ tải đƣợc sử dụng Tuy nhiên, trƣờng hợp điện cảm đƣờng dây cƣờng độ nhƣ điện cảm đầu lọc có sụt đáng kể chất lƣợng điện kèm theo rối loạn điện áp Nguồn gốc sụt mạch LC đƣợc hình thành điện cảm đƣờng dây tụ điện AC c Các phương pháp kết hợp khác nhằm điều khiển sụt Mỗi biến tần cung cấp dòng điện kết khác biệt điện áp nguồn AC tham chiếu với điện áp lƣới điện qua trở kháng ảo gồm phần thực và/ phần ảo Các nguồn áp AC tham chiếu đƣợc đồng với lƣới điện, có dịch pha, tùy thuộc vào khác biệt tần số lƣới điện danh nghĩa thực tế 4.5 Kết luận Mạng điện tƣơng lai yêu cầu thêm tính linh hoạt để hội nhập với hệ phân tán Chủ yếu hệ thống điều khiển thông minh chuyển đổi công suất nâng cao với thiết bị điện tử công suất Nền tảng phƣơng pháp dựa phƣơng pháp điều khiển lƣới điện thông thƣờng Nghiên cứu chƣơng đề cập chủ yếu điều khiển vấn đề liên quan đến hệ thống điện tƣơng lai nhƣ mô-đun phân tán với biến tần điện tử linh hoạt Những chiến lƣợc điều khiển đảm bảo mô-đun hoạt động thời gian thực, độ tin cậy cao có dự phịng Các kiến trúc điều khiển đề nghị trì tần số lƣới điện giới hạn định chia sẻ quyền đơn vị Master/ Slave Nghiên cứu đƣa đến ý tƣởng cho điều khiển giám sát quản lý lƣợng lƣới điện thông minh dựa mô-đun biến tần cho hệ phân tán Việc kiểm soát, giám sát đƣợc sử dụng tối ƣu hóa Trong tƣơng lai, hệ thống bao gồm giá điện theo thời gian thực theo Nói chung chức Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 71 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 điều khiển hệ thống đƣợc chứng minh việc thực hệ thống điện thông minh thông qua ý tƣởng đạt đƣợc nhiều thuận lợi Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 72 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 CHƢƠNG V TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 73 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 Trong q trình nghiên cứu thực luận văn với đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh”, tơi thu đƣợc kiến thức lĩnh vực tiết kiệm tối ƣu lƣợng tòa nhà nhƣ sau: Kiến thức tổng quan hệ thống quản lý lƣợng tòa nhà với thiết bị trƣờng, thiết bị điều khiển, thiết bị giám sát thiết bị quản lý tòa nhà Kiến thức đánh giá thực trạng quản lý lƣợng lợi ích việc thực quản lý lƣợng Các phƣơng pháp tiết kiệm tối ƣu lƣợng tòa nhà Các hệ thống sử dụng điện tịa nhà lợi ích việc trang bị hệ thống BMS cho tịa nhà Tìm hiểu nắm rõ phƣơng án thực quản lý lƣợng tòa nhà, qua nghiên cứu Trƣờng đại học South West, Đức  Kiến nghị đề xuất Để nhanh chóng phát triển lƣới điện thơng minh lợi ích đơn vị cung cấp điện khách hàng sử dụng điện, nhƣ tạo bƣớc thay đổi văn hóa tiết kiệm bảo tồn lƣợng mơi trƣờng xanh hơn, cần sách chế rõ ràng Nhà nƣớc có tính chất vĩ mơ dài hạn Nghiên cứu thành lập Nhóm cơng tác để thành lập Ủy ban điều phối việc triển khai Lƣới điện thông minh - Smart Grid Việt Nam Nhiệm vụ điều phối Nhóm cơng tác hay Ủy ban gồm vấn đề liên quan đến kỹ thuật, công nghệ việc phối hợp hành động bên liên quan lợi ích chung, bao gồm cơng tác tìm kiếm phân phối nguồn tài trợ từ quĩ hỗ trợ lƣợng chống biến đổi khí hậu nhƣ nguồn vốn ODA Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 74 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Duy Minh Việt, Hệ thống BMS, http://tailieu.vn/xem-tailieu/he-thong-bms-do-nguyen-duy-minh.866699.html [2] Trung tâm Tiết kiệm Năng lƣợng Thành phố Hồ Chí Minh, http://www.ecc-hcm.gov.vn/ [3] Francisco M.P et al, “Embedded Energy Management System for the ICT Saving Energy Consumption”, Computer Science Department, University of Alicante, Spain [4] L Andreassi & S Ubertini, “Optimal Management of Power Systems”, University of Rome and University of Naples, Italy [5] http://www.kilobooks.com/threads/122277-BM5-Toanha-VNDL [6] Phạm Văn Thƣợng, Luận văn cao học khóa 2005-2007, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội [7] Alaa Mohd, “Energy Management”, University of South Westphalia, Germany Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 75 ... Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh 2013 CHƢƠNG II CÁC PHƢƠNG PHÁP TIẾT KIỆM VÀ TỐI ƢU NĂNG LƢỢNG Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 13 Nghiên cứu thiết kế hệ thống. .. lƣợng tòa nhà thông minh 2013 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƢỢNG TÒA NHÀ Trương Phan Vĩnh Phước-10BDKTDH-VT06 Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm tối ƣu lƣợng tịa nhà thơng minh. .. Khối quản lý Thiết kế hệ thống BMS phải kèm với thiết kế xây dựng trang thiết bị có tòa nhà Khi xây dựng tòa nhà trang bị hệ thống BMS, ngƣời thiết kế xây dựng ngƣời thiết kế hệ thống BMS phải