پایان نامه ارشد مهندسی صنایع: بهینه‌سازی مصرف انرژی در خانه‌های هوشمند با استفاده از رویکرد برنامه‌ریزی ریاضی

دانلود متن کامل پایان نامه با فرمت ورد

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته صنایع

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی صنایع گرایش سیستم‌های اقتصادی اجتماعی

دانشکده مهندسی صنایع

عنوان:

بهینه‌سازی مصرف انرژی در خانه‌های هوشمند با استفاده از رویکرد برنامه‌ریزی ریاضی

استاد راهنما: دکتر حامد شکوری

استاد مشاور: دکتر حاج علی بزرگی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شودتکه هایی از متن به عنوان نمونه :چکیده:امروزه مدیریت مصرف انرژی در کانون توجه دولتمردان در سراسر جهان قرار گرفته است. مصرف بالای انرژی در ساختمان‌های مسکونی یکی از عمده‌ترین دلایل مصرف بی‌رویه انرژی است که هزینه‌های بالایی را در بلندمدت برای مصرف‌کنندگان و نیز در سطح ملی به دنبال دارد. از اینرو در این پژوهش سعی شده است که با اصلاح الگوی مصرف و ارائه یک برنامه پیشنهادی، مصرف‌کننده بتواند ضمن حفظ رفاه خود از تاثیرات مثبت اقتصادی نیز بهره ببرد.در این پژوهش ابتدا پیشینه‌ای از بهینه‌سازی مصرف انرژی در مقالات و تحقیقات موجود ارائه و سپس یک مدلسازی از دستگاه‌های خانگی مطرح شده است. در ادامه این پژوهش، در یک مطالعه موردی، فهرستی از دستگاه‌های مورد استفاده توسط یک مصرف‌کننده داوطلب دریافت شده و مدل برای آن به اجرا درآمده است. سه سناریوی مختلف به عنوان اهداف این پژوهش بررسی و با هم مقایسه شده اند. این سه سناریو شامل موارد زیر است:
  • سناریوی 1: می‌نیمم‌سازی پیک انرژی مصرفی (مدیریت اضافه‌بار)
  • سناریوی 2: می‌نیمم‌سازی هزینه انرژی مصرفی
  • سناریوی 3: تلفیق سناریوهای 1و2
بررسی همزمان هر دو سناریوی 1و2 در سناریوی 3، این پژوهش را از سایر پژوهش‌های مرتبط متمایز می‌کند، زیرا در کارهای مرتبط پیشین معمولا یکی از اهداف مورد بررسی در سناریوهای 1 و 2، مورد بحث قرار گرفته‌اند. در پایان این پژوهش سعی شده است با بررسی نمودارهای توزیع انرژی دستگاه‌های خانگی و مقایسه سناریوهای مطرح شده، بهترین برنامه زمان‌بندی برای بارها ارائه شود که بطور همزمان هم پیک انرژی مصرفی را می‌نیمم کند و هم به می‌نیمم‌سازی هزینه برق مصرفی منجر شود.فصل اول: مقدمه1-1- مقدمهاگر توجه داشته باشیم که منابع تامین انرژی محدود است و به همین علت بهای انرژی مصرفی بالاست می‌توان معنای واقعی مدیریت مصرف انرژی را درک کرد. متاسفانه در کشور ما فرهنگ صحیح استفاده از انرژی هنوز هم جایگاه مناسب خود را به دست نیاورده است؛ بگونه‌ای که آمار و ارقام موجود در این زمینه حاکی از مصرف بی‌رویه انرژی حتی تا چندین برابر استانداردهای جهانی می‌باشد. با توجه به اینکه در کشور ما بیش از 90% انرژی‌ها از منابع زیرزمینی و فسیلی تهیه می‌شود که منابعی محدود و پایان پذیر می‌باشند این مسأله از درجه اهمیت بالاتری برخوردار است لذا هوشمندسازی ساختمان در کشور ما یک امر بسیار مهم به شمار می‌آید که باید به یک عزم ملی تبدیل شود تا از این طریق هم به خودمان و هم به نسل‌های بعدی خدمت کنیم. راهکاری که در این پژوهش ارائه شده است، می‌تواند گامی جهت توسعه هوشمندسازی خانه‌ها باشد.2-1- ساختمان هوشمند چیست؟یک ساختمان هوشمند بنا به تعریف انستیتو ساختمان‌های هوشمند، بنایی است که با استفاده بهینه از چند عنصر پایه شامل: سازه و سیستم و خدمات مدیریت و روابط درونی آنها، محیطی مناسب و دارای صرفه اقتصادی ایجاد می‌نماید. در ساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی که ساکنان از روی عادت و بصورت غیرارادی انجام می‌دهند توسط سیستم‌های هوشمند انجام می‌گردد که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه نیروی انسانی می‌گردد.1-2-1- سیستم های مدیریت و اتوماسیون ساختمانامروزه عملکرد سیستم‌های مدیریت و اتوماسیون ساختمان در جهت کاهش هزینه‌های صنعت ساختمان و استفاده بهینه از تکنولوژی و بکارگیری فناوری ارتباطات و رایانه رو به رشد هستند که در مجموع صرفه‌جویی انرژی را در بر خواهد داشت، بطوریکه صرفه‌جویی‌های ناشی از بکارگیری این سیستم‌ها در مدت زمان کوتاهی موجب جبران هزینه‌های مربوطه می‌شود. سیستم‌های کنترل هوشمند دارای انعطاف بالایی هستند و می‌توان براحتی آنها را با نیازهای مختلف منطبق نمود. همچنین در هنگام بهره‌برداری براحتی می‌توان عملیات تغییر و بهینه‌سازی برای راهبری بهتر و کاهش هزینه‌های انرژی را انجام داد.با بکارگیری انواع و اقسام سنسورهای حسی در داخل و خارج ساختمان و با بکارگیری یک شبکه و سیستم واحد می‌توان بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت، دبی هوا، میزان اکسیژن و دی اکسیدکربن را در اختیار داشت و از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایده‌آل استفاده کرد. دریک ساختمان هوشمند که با امکانات نرم‌افزاری بوجود آمده می‌توان نمودارهای مختلفی را بر حسب زمان در اختیار داشت و از آنها در جهت بهبود کیفی شرایط زیستی برای ساکنین استفاده کرد.2-2-1- تعامل بین ساکنان و ساختمان هوشمنددر زمان کارکرد سیستم هوشمند ساکنان در جهت صرفه‌جویی مصرف انرژی حق بازکردن پنجره‌ها را نخواهند داشت و در ساختمانهای اداری قبل از اتمام ساعت کار، این سیستم بصورت اتوماتیک و متناوب شروع به خاموش کردن سیستم‌های تهویه مطبوع می‌کند. در یک ساختمان هوشمند با امکانات بوجود آمده می‌توان در هر زمان میزان مصرف انرژی سوخت و برق را بدست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی مصرف سوخت در ساختمان بهره برد.3-2-1- سیستم های مدرن مدیریت ساختمانسیستم‌های مدرن مدیریت ساختمان امروزه بر پایه وب نگاشته می‌شوند که بزرگترین مزیت آن در بکارگیری امتیازات شبکه جهانی اینترنت و کنترل ساختمان از راه دور توسط سیستم‌های ارتباطی متداول در دنیا است. به اینصورت که با راه‌اندازی سایت ساختمان مورد نظر و با وارد کردن شناسه کاربری و رمز عبور می‌توان از هر مکانی بر ساختمان احاطه داشت. در اینگونه ساختمان‌ها می‌توان با نصب تابلوهای نمایشگر الکترونیکی در مکانهای خاص ساختمان و نمایش دادن اطلاعات مختلف از سیستم‌های کنترلی ساختمان زندگی را برای ساکنین لذت بخش کرد.3-1- نگاه این پژوهشدر این پژوهش بیشتر توان خود را صرف مدیریت مصرف انرژی الکتریکی می‌کنیم وبا نگاهی دقیق‌تر درمی‌یابیم کهمصرف انرژی الکتریکی بین ساعت‌های مختلف از روز، بین روزهای مختلف در هفته، و در بین فصل‌های مختلف از سال متفاوت است که در آن بیشترین تقاضای انرژی الکتریکی به طور معمول زمانی رخ می‌دهد که دمای خارج افزایش می‌یابد. در سال‌های اخیر پیک انرژی مصرفی تغییرات زیادی کرده است و همین امر نگرانی‌های ناشی از تعادل بین تقاضا و تولید نیرو را افزایش داده است. در آینده‌ای نزدیک به دلایل زیست محیطی و اقتصادی،‌ نیاز به شرکت‌های توزیع با توانایی در نظر گرفتن سناریوهای پیچیده‌ترِ تعادل نیرو احساس می‌شود؛ این سناریوها باید مبتنی بر معرفی منابع تجدیدپذیر تولید انرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ، وسایل نقلیه الکتریکی شخصی و توزیع تولید انرژی الکتریکی در مناطق مسکونی (تولید پراکنده) باشد.1-3-1- شبکه هوشمندخیلی‌ها معتقدند که یک تکامل اساسی در سیستم انرژی الکتریکی نیاز است. از جمله اهداف این تکامل اساسی؛ شبکه‌های تولید برق نسل جدید سازگار با محیط‌ زیست، قابل اعتماد و دارای سیستم هوشمند است، که به طور کلی به عنوان شبکه هوشمند[1] شناخته می‌شود. در شبکه هوشمند، تکنولوژی‌های پیشرفته بازدهی تولید و انتقال انبوه در شبکه را بهبود می‌دهند. تکنولوژیاطلاعات و ارتباطات[2] به طور گسترده در شبکه‌ها برای افزایش بازدهی، اعتمادسازی و انعطاف‌پذیری به خدمت گرفته می‌شوند[1] و [2]. در نهایت، مصرف کنندگان با مدیریت فعالانه مصرف انرژی می‌توانند از دریافت قبوض مصرفی با هزینه کمتر بهره ببرند. در حال حاضر شبکه هوشمند به یک موضوع تحقیقاتی جذاب تبدیل شده است و محور اصلی پژوهش‌ها، طراحی زیرساخت‌های کاربردی ICT و برنامه‌های کاربردی مدیریت انرژی مانند: مدیریت منابع توزیع انرژی، مدیریت وسایل خانگی (بارهای خانگی)[3] و تکنیک‌های پاسخ به تقاضا[4] است که به تفصیل در[3]تا [10] بحث شده است. در اصل شبکه هوشمند (SG) به عنوان یک تکنولوژی جدید امکان ارتباط دو طرفه و انتقال جریان بین کاربران نهایی و تسهیلات زندگی را فراهم می‌کند. سه پیامد اصلی تحقق شبکه‌های هوشمند شامل: قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع، بهره‌برداری از منابع انرژی پایدار و بهره‌وری انرژی هستند[11]. در زمینه بهره‌وری انرژی، پاسخ به تقاضا (DR) یک برنامه اساسی در سطح توزیع شناخته می‌شود. مصرف‌کنندگان که به طور سنتی به پرداخت نرخ ثابت برای انرژی الکتریکی عادت کرده اند، اکنون می‌توانند تا مصرف انرژی الکتریکی خود را با توجه به تعرفه‌های متغیر به طور عمده مدیریت کنند[12] و [13].2-3-1- تکنیک پاسخ به تقاضا (DR)تکنیک پاسخ به تقاضا (DR) یک برنامه اختیاری و داوطلبانه برای هر مصرف‌کننده است و به او فرصت نظارت، کاهش و یا تغییر مصارف را به گونه‌ای می‌دهد که صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در صورت‌حساب برق مصرفی دستگاه‌های خانگی خود داشته باشد[14]. موانع عمده در اجرای برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR‌) عدم دانش مصرف‌کنندگان در رابطه با چگونگی رفتار با تعرفه‌های متغیر با زمان است و نیز تصمیم‌گیری در شرایط مختلفی که به عنوان طرح‌های تشویقی در نظر گرفته شده است. (برای مثال استفاده از دستگاه‌های پر مصرف در زمانی که پیک مصرف پایین است؛ معمولا ساعات ابتدایی روز صورت می‌گیرد). افزایش پیاده‌سازی شبکه‌های هوشمند (SG) گامی مثبت در جهت به کارگیری برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR‌) است. در شبکه‌های هوشمند خانگی، هر مصرف‌کننده سیگنال‌های کنترلی را توسط سیستم دریافت می‌کند و سیستم می‌تواند کنترل دستگاه‌های خانگی را در جهت می‌نیمم‌سازی صورت‌حساب برق، در دست گیرد. 3-3-1- انواع برنامه های پاسخ به تقاضابرنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR) انواع مختلفی دارند که هر کدام برای شرایط مختلف کاربرد دارند. دو دسته اصلی از این برنامه‌ها، برنامه‌های مبتنی بر زمان[1] و برنامه‌های مبتنی بر طرح‌های تشویقی- تنبیهی (مدیریت طرف تقاضا[2]) هستند. برنامه‌های زمان محور بر پایه متفاوت بودن تعرفه قیمت انرژی الکتریکی در طول روز استوار است و تاثیر آنها از طریق ترغیب مصرف‌کننده به مصرف برق بیشتر در ساعات کم‌باری که انرژی الکتریکی قیمت کمتری دارد، محقق می‌شود. برنامه‌های مبتنی بر طرح‌های مدیریت طرف تقاضا (DSM) بر پایه پرداخت مبلغی به عنوان تشویق، یا جریمه مبلغی به عنوان، تنبیه به ترتیب در برابر کاهش میزان مصرف در ساعات اوج بار یا افزایش میزان مصرف در ساعات اوج بار، طراحی شده‌اند.***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه : 118 قیمت : چهارده هزار تومان  

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید