Tác giả: Brian Woo-Shem, Kaleb Pattawi, Hannah Covington, Patrick McCurdy, Chenli Wang, Thomas Roth, Cuong Nguyen, Yuhong Liu, Hohyun Lee
Ngày đăng tải: 01/03/2023
DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.112937

Tiêu thụ năng lượng trong các công trình nhà cửa tiếp tục tăng lên với việc triển khai ngày càng nhiều các thiết bị tiêu thụ năng lượng như Hệ thống Sưởi ấm, Thông gió và Điều hòa không khí (HVAC) trong bối cảnh nền kinh tế thế giới đang phát triển. Dự kiến năng lượng tái tạo sẽ chiếm phần lớn nguồn cung cấp điện trong tương lai, nhưng tính không ổn định của nguồn năng lượng tái tạo đòi hỏi việc tiêu thụ phải đáp ứng theo cung cầu động để tối ưu hóa sử dụng. Bài viết này đề xuất một chiến lược điều khiển HVAC độc đáo cho các công trình nhà ở sử dụng mô hình thoải mái linh hoạt, xem xét sự có mặt của người dùng thông qua xác suất và thông tin thời gian thực, và tối ưu hóa lịch trình HVAC để giảm chi phí, duy trì sự thoải mái nhiệt và đáp ứng với tính chất biến đổi của nguồn năng lượng tái tạo trong khi có thể áp dụng rộng rãi trong các tình huống khác nhau. Để xác minh phương pháp tiếp cận này, Nền tảng Môi trường CPS Phổ quát cho Liên minh (UCEF – Universal CPS Environment for Federation) được sử dụng để kết nối các hệ thống điều khiển công trình tiên tiến với phần mềm mô phỏng năng lượng của công trình EnergyPlus. Các mô phỏng được thực hiện cho một công trình nhà ở tại Sacramento, California trong một tuần mùa hè điển hình. Tác động kinh tế, tiêu thụ năng lượng và sự thoải mái nhiệt được phân tích cho các chiến lược điều khiển truyền thống, linh hoạt và dựa trên sự có mặt của người dùng dưới các hệ thống giá điện dựa trên cầu cụm, phân tầng và cố định. Kết quả mô phỏng cho thấy việc xem xét sự có mặt của người dùng, thoải mái nhiệt linh hoạt và tối ưu hóa có thể giảm chi phí điều khiển xuống 50.1%, tiêu thụ điện xuống 52.9% và sự không thoải mái xuống 56.2% so với việc sử dụng các giá trị setpoint (giá trị cài đặt mong muốn hệ thống chạy gần bằng) cố định truyền thống. Khả năng của chiến lược điều khiển HVAC được đề xuất để chuyển việc tiêu thụ năng lượng ra xa thời gian cao điểm trong hệ thống giá điện dựa trên cầu cụm được phân tích chất lượng, và kết quả cho thấy việc xem xét sự có mặt của người dùng kết hợp với việc điều khiển tối ưu hóa và giá cước dựa trên cầu cụm làm cho việc chuyển đổi tải tối đa trên quy mô lưới điện trở nên khả thi. Đối với từng công trình nhà ở cá nhân, các lợi ích kinh tế tương tự có thể được đạt được thông qua việc sử dụng chiến lược điều khiển HVAC linh hoạt ít phức tạp hơn kết hợp với các hệ thống giá điện phân tầng hoặc đơn giản hiện có.

Link: NIST.gov | Science Direct

So sánh lợi ích kinh tế của các chiến lược điều khiển HVAC trong các công trình nhà ở liên kết lưới điện

Comparing Economic Benefits of HVAC Control Strategies in Grid-Interactive Residential Buildings