Гильманов В.И., Болдырев И.А.
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ *
Аннотация:
в работе представлено описание принципа работы комплекса производства горячей воды в ВФ НИУ МЭИ, математическое описание объекта регулирования, а также система автоматического регулирования температуры воды и проведен анализ результатов проведенного моделирования
Ключевые слова:
регулирование температуры, накопительные баки, системы горячего водоснабжения, солнечные коллекторы, тепловой насос
УДК 620.9
Гильманов В.И.
Филиал ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» в г. Волжском
(г. Волжский, Россия)
Научный руководитель:
Болдырев И.А.
Филиал ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» в г. Волжском
(г. Волжский, Россия)
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ГИБРИДНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ
Аннотация: в работе представлено описание принципа работы комплекса производства горячей воды в ВФ НИУ МЭИ, математическое описание объекта регулирования, а также система автоматического регулирования температуры воды и проведен анализ результатов проведенного моделирования.
Ключевые слова: регулирование температуры, накопительные баки, системы горячего водоснабжения, солнечные коллекторы, тепловой насос.
Работа выполнена на базе полигона для исследования эффективности функционирования комбинаций нетрадиционных и возобновляемых источников электрической и тепловой энергии.
Состав полигона включает комплекс производства горячей воды, комплекса кондиционирования воздуха и комплекс электроснабжения. В качестве альтернативных источников энергии используются: солнечные коллекторы, тепловые насосы типов «Воздух-вода» и «Грунт-вода», ветроустановки, фотоэлектрические панели.
Задачи, решаемые в работе:
Описание комплекса производства горячей воды
Общая схема комплекса производства горячей воды представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Общая схема комплекса производства горячей воды
Подсистема производства горячей воды для нужд столовой филиала МЭИ в г. Волжском состоит из следующих элементов:
– тепловой насос (далее – ТН) Mammoth Mac-05 «воздух–вода»;
– четыре цилиндрических бака-накопителя (далее – БН) с водой каждый объемом по 500л.;
– четыре трубчатых электронагревателя воды (далее – ТЭН);
– циркуляционный насос (далее – ЦН) СК [1].
Недостатки существующей САУ
– два отдельных ПЛК для СК и ТН, ТЭН;
– не учитываются метеопараметры;
– не учитывается потребление электроэнергии;
– не учитывается характер потребление горячей воды.
Описание алгоритма разрабатываемой САР
С целью повышения энергоэффективности комплекса производства горячей воды разрабатываемый алгоритм должен минимизировать расход электроэнергии на производство горячей воды при ограничении на время нагрева.
Существующий алгоритм управления опирается только на температуру воды в баках-накопителях и не учитывает текущие метеопараметры, от которых зависит эффективность источников, входящих в комплекс.
Для более энергоэффективного управления комплексом можно использовать данные, получаемые с метеостанции, такие как мощность солнечного излучения и температура наружного воздуха.
Имея эти параметры, мы можем спрогнозировать энергоэффективность источников, входящих в комплекс.
Также в алгоритме, описанном ранее, не учитывается возможность использования баков-аккумуляторов для хранения избыточного тепла от солнечных коллекторов.
Алгоритм разрабатываемой системы управления заключается в следующем:
Для моделирования работы системы управления комплексом, было реализовано программное обеспечение, реализующее в себе разработанные математические модели и алгоритм управления комплексом.
ПО было разработано в среде .NET 5.0 на языке C# и представляет собой программу, моделирующую работу комплекса при различных алгоритмах управления при разных значениях заданной температуры в баке-накопителе и разных погодных условиях [2].
Исследование эффективности предложенного алгоритма с учетом текущих погодных условий
Для моделирования работы энергокомплекса в программном обеспечении, описанных ранее, было реализовано два алгоритма управления:
– без учета текущих погодных условий, когда для нагрева воды включаются всевозможные установки;
–с учетом эффективности источников энергии в зависимости от погодных условий.
Моделирование осуществлялось при одних и тех же параметрах потребителя, и расходах горячей воды в течении одного дня.
На рисунке 2 представлен график изменения температуры воды в баках-накопителях при работе системы управления с учетом текущих погодных условий.
Рисунок 2 – Изменение температуры воды в баках-накопителях
Как видно из графика, алгоритм поддерживает заданную температуру воды на протяжении суток, даже при скачках потребления горячей воды и изменении погодных условий.
На рисунке 3 представлен расход электрической энергии при работе двух систем управления.
Рисунок 3 – Суточный расход электрической энергии
По графику видно, что при работе предложенного алгоритма с учетом текущих погодных условий, система потребила на 14,2% меньше электроэнергиичем текущая система управления, в течение одного дня работы установки.
Таким образом, можно сделать вывод, что предложенный алгоритм эффективнее, чем существующий, а экономия электроэнергии может составлять до 14,2 % в день, при тех же уровнях расхода воды и заданной температуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №6 (63) том 3
Ссылка для цитирования:
Гильманов В.И., Болдырев И.А. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ // Вестник науки №6 (63) том 3. С. 1057 - 1063. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9116 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+