مدیریت انرژی بهینه گلخانه ها در شبکه های هوشمند

Optimal Energy Management of Greenhouses in Smart Grids

مجله  آی تریپل ای – IEEE

سال ۲۰۱۵

چکیده

این مقاله یک روش کنترل سلسله مراتبی جدید و مدل های بهینه سازی ریاضی جدید برای گلخانه ها ارائه می دهد که می تواند در حال حاضر در زمینه شبکه های هوشمند در سیستم های مدیریت قطب انرژی (EHMS) برای بهینه سازی عملیات سیستم های انرژی، گنجانده شود. در گلخانه ها، نوردهی مصنوعی، تولید CO2، و سیستم های کنترل آب و هوا انرژی قابل ملاحظه ای مصرف می کنند. در نتیجه یک مدل ریاضی گلخانه ها، که برای عملیات بهینه آنها مناسب است، پیشنهاد داده شده است که بتواند به عنوان کنترل نظارتی در سیستم های کنترل موجود گلخانه ها به کار رود. هدف به حداقل رساندن هزینه انرژی و تقاضا همراه با در نظر گرفتن پارامترهای مهم گلخانه است. به طور خاص، دما و رطوبت داخل، تجمع CO2 و مراحل نوردهی باید در بازه مناسب نگاه داشته شوند. بنابراین، مدل پیشنهادی از پیش بینی هوا، اطلاعات هزینه برق، و اولویت های کاربر برای عملکرد بهینه سیستم های کنترل فعلی در گلخانه ها استفاده می کند. تاثیرات عدم اطمینان در هزینه برق و پیش بینی هوا در عملکرد بهینه تسهیلات ذخیره سازی از طریق شبیه سازی های مونت کارلو مطالعه شده است. نتایج ارائه شده شبیه سازی، موثر بودن مدل پیشنهادی برای کاهش هزینه انرژی کل، در عین نگهداری قید های عملیاتی مورد نیاز، را نشان می دهد.

Abstract

This work presents a novel hierarchical control approach and new mathematical optimization models of greenhouses, which can be readily incorporated into Energy Hub Management Systems (EHMSs) in the context of smart grids, to optimize the operation of their energy systems. In greenhouses, artificial lighting, CO2 production, and climate control systems consume considerable energy; thus, a mathematical model of greenhouses appropriate for their optimal operation is proposed, so that it can be implemented as a supervisory control in existing greenhouse control systems. The objective is to minimize total energy costs and demand charges while considering important parameters of greenhouses; in particular, inside temperature and humidity, CO2 concentration, and lighting levels should be kept within acceptable ranges.Therefore, the proposed model incorporates weather forecasts, electricity price information, and the end-user preferences to optimally operate existing control systems in greenhouses. Effects of uncertainty in electricity price and weather forecast on optimal operation of the storage facilities are studied through Monte Carlo simulations.The presented simulation results show the effectiveness of the proposed model to reduce total energy costs while maintaining required operational constraints.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه آماده ورد