ترمینال بهره‌وری انرژی: مدیریت انرژی مبتنی بر داده برای شرکت‌های خدمات انرژی (ESCO) و ارتقای امکانات

یک ESCO در فیلیپین قرارداد عملکردی با یک برج تجاری 14 طبقه در مکاتی امضا کرد. این قرارداد صرفه‌جویی 18٪ انرژی را در مدت 7 سال تضمین می‌کرد و پرداخت‌ها به صرفه‌جویی اندازه‌گیری شده مرتبط بود. برنامه اندازه‌گیری و تأیید (M&V) نیاز به زیرمتر کردن 127 مصرف نهایی داشت – AHUs، چیلرها، پانل‌های روشنایی، بانک‌های آسانسور و بارهای IT – با دقت داده در فواصل 15 دقیقه‌ای و عدم قطعیت اندازه‌گیری کمتر از 5٪.

ترمینال بهره‌وری انرژی دستگاهی است که قراردادهایی مانند این را قابل تامین مالی می‌کند. این یک متر در معنا سنتی نیست – بلکه یک پلتفرم کسب و کنترل داده است که به طور خاص برای کاربردهای مدیریت انرژی طراحی شده است که هدف آن صورتحساب نیست، بلکه بینش و کنترل.

تحلیل مصرف انرژی

عملکرد اصلی ترمینال، کسب داده انرژی چند مدار است. یک واحد واحد تا 60 مدار تک فاز یا 20 مدار سه فاز را از طریق ورودی‌های CT خارجی (ثانویه 5A، با نسبت‌های CT قابل برنامه‌ریزی از 5/5A تا 10,000/5A) نظارت می‌کند. معماری نمونه‌برداری از یک ADC سیگما-دلتا 24 بیتی در هر کانال استفاده می‌کند، که در تمام کانال‌ها با لرزش کمتر از 10 µs همزمان است – که برای محاسبه مقادیر بین مدار مانند ضریب توان کل ساختمان یا تقسیم توان ژنراتور در مقابل شبکه حیاتی است.

موتور تحلیل در борد و در ابر اجرا می‌شود. در борد، ترمینال محاسبه می‌کند:

- توان و انرژی فعال/واکنشی/ظاهری per-circuit (وارد/صادرات)

- ضریب توان per-circuit و تجمیعی

- اعوجاج هارمونیک کل (THD) per کانال ولتاژ و جریان

- نسبت‌های عدم تعادل ولتاژ/جریان

- تقاضا ( پنجره لغزشی و فاصله ثابت، با отметка زمانی تقاضای حداکثر)

در ابر، لایه تحلیل اضافه می‌کند:

- مدل‌سازی پایه با استفاده از رگرسیون نقطه تغییر (برای ساختمان‌های تحت سلطه خنک‌کننده) یا رگرسیون خطی چند متغیر (برای ساختمان‌های بار مخلوط)

- کمی سازی صرفه‌جویی با استفاده از IPMVP Option C (M&V کل امکانات)

- تشخیص ناهنجاری با استفاده از نمودارهای کنترل فرآیند آماری (SPC)

- جداسازی بار با استفاده از الگوریتم‌های نظارت بار غیر مداخله‌گر (NILM) برای مدارهایی که زیرمتر کردن از نظر اقتصادی توجیه نمی‌شود

یک بیمارستان در Hồ Chí Minh City 8 ترمینال را برای پوشش 340 مدار نصب کرد. تحلیل‌ها نشان داد که پمپ‌های آب سرد با سرعت ثابت کار می‌کردند علی‌رغم شرایط بار جزئی 40-70٪ به مدت 18 ساعت در روز. نصب VFDs (درایوهای فرکانس متغیر) روی پمپ‌ها، با ترمینال ارائه توجیه پروفایل بار، کاهش 22٪ در مصرف انرژی پمپ را به همراه داشت – معادل 18,400 دلار آمریکا در صرفه‌جویی سالانه.

یکپارچه‌سازی مدیریت سمت تقاضا

ترمینال یک دستگاه فقط خواندنی نیست. شامل 12 کانال خروجی دیجیتال (تماس‌های رله، بار مقاوم 5A) و 8 کانال ورودی دیجیتال (تماس خشک یا 12-24V DC) است. این قابلیت I/O مدیریت مستقیم سمت تقاضا (DSM) را بدون یک سیستم اتوماسیون ساختمان جداگانه امکان‌پذیر می‌کند.

منطق DSM در فیرم‌ور ترمینال اجرا می‌شود و می‌تواند از طریق پلتفرم ابر یا به صورت محلی از طریق رابط وب پیکربندی شود. استراتژی‌های DSM معمولی شامل:

محدود کردن تقاضای اوج. ترمینال تقاضای کل ساختمان را به صورت لحظه‌ای نظارت می‌کند. هنگامی که تقاضا به یک آستانه قابل پیکربندی کاربر نزدیک می‌شود (مثلاً 85٪ از آستانه هزینه تقاضا شرکت خدمات公用)، ترمینال بارهای غیر ضروری – بخاری‌های آب، شارژرهای EV، پمپ‌های استخر – را مطابق با یک لیست اولویت چرخه می‌دهد. یک مرکز خرید در جاکتا با استفاده از این استراتژی هزینه تقاضای ماهانه خود را 14٪ کاهش داد و تقریباً 42 میلیون ایدر (2,800 دلار آمریکا) در ماه صرفه‌جویی کرد.

کاهش بار بر اساس سیگنال قیمت شرکت خدمات公用. در بازارهایی با تعرفه‌های زمان استفاده (TOU) یا قیمت‌گذاری لحظه‌ای، ترمینال سیگنال‌های قیمت را از طریق API دریافت می‌کند و ساختمان را پیش‌خنک یا پیش‌گرم می‌کند، یا بارهای معلق را به دوره‌های غیر اوج منتقل می‌کند. یک تسهیلات ذخیره سرد در دوربان با منتقل کردن 340 kWh از مصرف روزانه از اوج به غیر اوج، با استفاده از یکپارچه‌سازی سیگنال قیمت ترمینال با API شرکت خدمات公用 محلی، هزینه انرژی خود را 19٪ کاهش داد.

مدیریت واردات/صادرات ژنراتور. برای تسهیلاتی با تولید در محل (ژنراتورهای دیزلی یا PV خورشیدی)، ترمینال می‌تواند نقطه‌های تنظیم واردات/صادرات را با تعدیل بارهای قابل کنترل یا، در جایی که موجود باشد، تعدیل نقطه تنظیم گورنر ژنراتور از طریق خروجی 4-20 mA کنترل کند. این امر به ویژه در مناطق با شبکه‌های نامั่ن ارزشمند است، جایی که بهینه‌سازی مصرف سوخت ژنراتور تأثیر مستقیم بر هزینه‌های عملیاتی دارد.

پیکربندی DSM در حافظه غیر فرار ذخیره می‌شود و در طول قطعیت ارتباط ادامه می‌دهد. ساعت شبیه‌سازی زمان واقعی ترمینال، که توسط یک سوپرکاپاسیتور به مدت 72 ساعت نگهداری می‌شود، اطمینان می‌دهد که برنامه‌های TOU و پنجره‌های تقاضا همزمان باقی می‌مانند.

مثال‌های مورد صرفه‌جویی هزینه

مورد تجاری ترمینال‌های بهره‌وری انرژی به بهترین شکل از طریق مثال‌های استقرار شده نشان داده می‌شود:

مورد 1: کارخانه نساجی، بنگلادش. 4 ترمینال نظارت بر 180 مدار (پیچندگی، بافت‌بافی، رنگرنگی، تکمیل). 23٪ از مصرف انرژی را در طول ساعات غیر تولید به دلیل نشت هوای فشرده و روشنایی остав شده در مناطق خالی شناسایی کرد. برنامه‌های خاموشی خودکار را از طریق خروجی‌های دیجیتال ترمینال نصب کرد. صرفه‌جویی سالانه: 3.2 کور BDT (37,600 دلار آمریکا). دوره بازپرداخت: 14 ماه.

مورد 2: வளاسگاه دانشگاهی، کنیا. 12 ترمینال در 8 ساختمان. تحلیل‌ها نشان داد که کارخانه چیلر مرکزی آب سرد را در دمای 6.5°C تولید می‌کرد در حالی که ترموستات‌های ساختمان روی 24°C تنظیم شده بودند – یک فرصت ریست دمای هوای تامین. تنظیم نقطه تنظیم چیلر به 8.5°C انرژی چیلر را 11٪ کاهش داد بدون تأثیر بر راحتی. صرفه‌جویی سالانه: 8.4 میلیون KES (58,800 دلار آمریکا). دوره بازپرداخت: 9 ماه (فقط صرفه‌جویی انرژی؛ شامل стимولاتورهای مشارکت سمت تقاضا نبود).

مورد 3: مرکز داده، مالزی. 6 ترمینال نظارت بر بار IT، خنک‌کننده و تلفات توزیع توان. نظارت per-circuit ترمینال نشان داد که 14٪ از توان تسهیلات توسط سیستم‌های خنک‌کننده مصرف می‌شود که برای جبران نقض حفظ حرکت گلیس/سرد عمل می‌کنند. بستن نقض‌ها PUE (اثربخشی استفاده از توان) را از 1.72 به 1.58 کاهش داد. صرفه‌جویی سالانه: 1.14 میلیون MYR (257,000 دلار آمریکا).

سازگاری با زیرساخت‌های موجود

تغییر مدل نظارت انرژی در یک تسهیلات موجود معمولاً با دو محدودیت روبرو می‌شود: (1) تابلو سوئیچ موجود فضا برای مترهای اضافی ندارد، و (2) اجرای سیم‌کشی CT جدید به یک مکان متر مرکزی به طور ممنوعه گران است.

ترمینال بهره‌وری انرژی هر دو را به کار می‌گیرد. ترمینال قابل نصب روی ریل DIN در یک محفظه جداگانه در مجاورت تابلو سوئیچ است – نه در داخل آن. CTs نوع هسته تقسیم شده هستند (در دسترس تا جریان اولیه 600A)، که می‌توانند روی کابل‌های موجود بدون قطع بار نصب شوند. سیم‌کشی ثانویه CT (5A) از طریق لوله به محفظه ترمینال می‌رود، با طول سیم معمولی کمتر از 30 متر.

ارتباط با BMS یا SCADA موجود از پروتکل‌هایی استفاده می‌کند که قبلاً در تسهیلات وجود دارد. ترمینال از Modbus RTU (RS-485)، Modbus TCP (Ethernet)، BACnet MS/TP و BACnet/IP پشتیبانی می‌کند. برای تسهیلاتی بدون BMS، ترمینال داده را به پلتفرم ابر ما می‌فرستد، که یک API RESTful برای یکپارچه‌سازی با نرم‌افزار مدیریت انرژی خود تسهیلات ارائه می‌دهد.

CTs دقت کلاس 1.0 (IEC 61869-2) دارند، با خطای فاز کمتر از 1 درجه در محدوده جریان 5٪ تا 120٪. مدار ورودی ترمینال خطای فاز اضافی کمتر از 0.2 درجه اضافه می‌کند، که منجر به دقت اندازه‌گیری جریان ترکیبی بهتر از 1.5٪ می‌شود – کافی برای کاربردهای مدیریت انرژی (دقت کلاس 1 IEC 61557-12 برای اندازه‌گیری توان).

برای ساخت جدید، ترمینال را می‌توان با ورودی‌های کویل Rogowski به جای ورودی‌های CT مشخص کرد. کویل‌های Rogowski یک خروجی ولتاژ متناسب با di/dt ارائه می‌دهند، که بار و محدودیت‌های اشباع CT‌های سنتی را حذف می‌کند. آنها به ویژه برای تسهیلات بزرگ مفید هستند که در آن طول اجرای ثانویه CT 30 متر را تجاوز می‌کند، زیرا یکپارچه‌کننده Rogowski را می‌توان تا 100 متر از کویل قرار داد.