Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές
Στη διπλωματική αυτή, διερευνώνται οι δυνατότητες της συσσωμάτωσης αστικών κτιρίων ως εναλλακτική λύση, όπου οι συμμετέχοντες είναι σε θέση να συνεργαστούν προκειμένου να αυξήσουν την ενεργειακή τους αυτάρκεια . Στην προτεινόμενη προσέγγισή , τα κτίρια είναι εξοπλισμένα με ΑΠΕ , τα οποία μπορούν να...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15814 |
| id |
nemertes-10889-15814 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Γενετικοί αλγόριθμοι Μικροδίκτυα Συνεργασία κτηρίων Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Βελτιστοποίηση Genetic algorithms Microgrids Building cooperation Renewable energy sources Optimization |
| spellingShingle |
Γενετικοί αλγόριθμοι Μικροδίκτυα Συνεργασία κτηρίων Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Βελτιστοποίηση Genetic algorithms Microgrids Building cooperation Renewable energy sources Optimization Ντετοράκης, Γεώργιος Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| description |
Στη διπλωματική αυτή, διερευνώνται οι δυνατότητες της συσσωμάτωσης αστικών κτιρίων ως εναλλακτική λύση, όπου οι συμμετέχοντες είναι σε θέση να συνεργαστούν προκειμένου να αυξήσουν την ενεργειακή τους αυτάρκεια . Στην προτεινόμενη προσέγγισή , τα κτίρια είναι εξοπλισμένα με ΑΠΕ , τα οποία μπορούν να συντονιστούν κατάλληλα, προκειμένου να επιτευχθεί η ελάχιστη ενέργεια εξάρτηση από το κύριο δίκτυο διανομής. . Στο προτεινόμενο συνεργατικό σύστημα διαχείρισης ενέργειας, λαμβάνεται υπόψη μία ομάδα δημόσιων και εμπορικών κτιρίων (π.χ. αποθήκη, εστιατόρια, γραφεία, σχολεία, κ.ο.κ.) με διαφορετικά πρότυπα κατανάλωσης και παραγωγής ενέργειας δύο διαφορετικές μέρες την 1η Νοεμβρίου και την 1η Ιουνίου, προκειμένου να μεγιστοποιήσουν την αυτάρκειά τους. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος βελτιστοποίησης αναπτύχθηκε ένας γενετικός αλγόριθμος με περιορισμούς λόγω της φύσης του προβλήματος και υλοποιήθηκε στη γλώσσα προγραμματισμού Python με τη βοήθεια της βιβλιοθήκης pymoo. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται με την κατεύθυνση της ενέργειας από τα κτίρια με ενεργειακό πλεόνασμα σε κτίρια με ενεργειακό έλλειμμα, αντί να πωλείται πίσω στο κύριο δίκτυο. Η προτεινόμενη προσέγγιση διαμοιρασμού ενέργειας συμβάλλει επίσης στην αποδοτικότερη λειτουργία του συμπλέγματος των κτιρίων σε σύγκριση με τα συμβατικά συστήματα διαχείρισης ενέργειας, μειώνοντας τις απώλειες ενέργειας, καθώς η πλεονάζουσα ενέργεια καταναλώνεται από τα γειτονικά κτίρια, αντί να αποθηκεύεται. Για την αξιολόγηση του αλγορίθμου , πάρθηκαν δυο σενάρια ένα με συνεργασία κτηρίων και ένα χωρίς. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όλα τα κτίρια μπορούν να μειώσουν το ενεργειακό τους κόστος και την εξάρτησή τους από το κεντρικό δίκτυο, καθιστώντας έτσι τον προτεινόμενο αλγόριθμο πραγματοποιήσιμο σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου.
Η υπόλοιπη εργασία οργανώνεται ως εξής .Η ενότητα I περιλαμβάνει την εισαγωγή στο θέμα .Η ενότητα II είναι αφιερωμένη στη βιβλιογραφία σχετικά με τους τρόπους διαμοιρασμού της ενέργειας . Στην ενότητα III αναφέρεται το θεωρητικό υπόβαθρο που αφορά τη λειτουργία των μικροδικτύων ,τα μέρη που τα αποτελούν ,τις τοπολογίες τους αλλά και διαφορά παραδείγματα χρήσης τους . Στην ενότητα IV παρουσιάζεται το προτεινόμενο μοντέλο, τα προφίλ κατανάλωσης και παραγωγής ενέργειας από τα κτήρια ,ο γενετικός αλγόριθμος και τα μέρη που τον αποτελούν . Στην ενότητα V παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης και η απόδοση του αλγορίθμου. Η ενότητα VI ολοκληρώνει την εργασία. |
| author2 |
Ntetorakis, Georgios |
| author_facet |
Ntetorakis, Georgios Ντετοράκης, Γεώργιος |
| author |
Ντετοράκης, Γεώργιος |
| author_sort |
Ντετοράκης, Γεώργιος |
| title |
Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| title_short |
Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| title_full |
Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| title_fullStr |
Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| title_full_unstemmed |
Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| title_sort |
μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15814 |
| work_keys_str_mv |
AT ntetorakēsgeōrgios montelosynergasiasktēriōngiabeltistopoiēsēkatanalōsēsenergeiasapoananeōsimespēges AT ntetorakēsgeōrgios cooperationmodelamongbuildingsforoptimizingconsumedenergyfromrenewablesources |
| _version_ |
1771297172788084736 |
| spelling |
nemertes-10889-158142022-09-05T06:57:04Z Μοντέλο συνεργασίας κτηρίων για βελτιστοποίηση κατανάλωσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές Cooperation model among buildings for optimizing consumed energy from renewable sources Ντετοράκης, Γεώργιος Ntetorakis, Georgios Γενετικοί αλγόριθμοι Μικροδίκτυα Συνεργασία κτηρίων Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Βελτιστοποίηση Genetic algorithms Microgrids Building cooperation Renewable energy sources Optimization Στη διπλωματική αυτή, διερευνώνται οι δυνατότητες της συσσωμάτωσης αστικών κτιρίων ως εναλλακτική λύση, όπου οι συμμετέχοντες είναι σε θέση να συνεργαστούν προκειμένου να αυξήσουν την ενεργειακή τους αυτάρκεια . Στην προτεινόμενη προσέγγισή , τα κτίρια είναι εξοπλισμένα με ΑΠΕ , τα οποία μπορούν να συντονιστούν κατάλληλα, προκειμένου να επιτευχθεί η ελάχιστη ενέργεια εξάρτηση από το κύριο δίκτυο διανομής. . Στο προτεινόμενο συνεργατικό σύστημα διαχείρισης ενέργειας, λαμβάνεται υπόψη μία ομάδα δημόσιων και εμπορικών κτιρίων (π.χ. αποθήκη, εστιατόρια, γραφεία, σχολεία, κ.ο.κ.) με διαφορετικά πρότυπα κατανάλωσης και παραγωγής ενέργειας δύο διαφορετικές μέρες την 1η Νοεμβρίου και την 1η Ιουνίου, προκειμένου να μεγιστοποιήσουν την αυτάρκειά τους. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος βελτιστοποίησης αναπτύχθηκε ένας γενετικός αλγόριθμος με περιορισμούς λόγω της φύσης του προβλήματος και υλοποιήθηκε στη γλώσσα προγραμματισμού Python με τη βοήθεια της βιβλιοθήκης pymoo. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται με την κατεύθυνση της ενέργειας από τα κτίρια με ενεργειακό πλεόνασμα σε κτίρια με ενεργειακό έλλειμμα, αντί να πωλείται πίσω στο κύριο δίκτυο. Η προτεινόμενη προσέγγιση διαμοιρασμού ενέργειας συμβάλλει επίσης στην αποδοτικότερη λειτουργία του συμπλέγματος των κτιρίων σε σύγκριση με τα συμβατικά συστήματα διαχείρισης ενέργειας, μειώνοντας τις απώλειες ενέργειας, καθώς η πλεονάζουσα ενέργεια καταναλώνεται από τα γειτονικά κτίρια, αντί να αποθηκεύεται. Για την αξιολόγηση του αλγορίθμου , πάρθηκαν δυο σενάρια ένα με συνεργασία κτηρίων και ένα χωρίς. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όλα τα κτίρια μπορούν να μειώσουν το ενεργειακό τους κόστος και την εξάρτησή τους από το κεντρικό δίκτυο, καθιστώντας έτσι τον προτεινόμενο αλγόριθμο πραγματοποιήσιμο σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου. Η υπόλοιπη εργασία οργανώνεται ως εξής .Η ενότητα I περιλαμβάνει την εισαγωγή στο θέμα .Η ενότητα II είναι αφιερωμένη στη βιβλιογραφία σχετικά με τους τρόπους διαμοιρασμού της ενέργειας . Στην ενότητα III αναφέρεται το θεωρητικό υπόβαθρο που αφορά τη λειτουργία των μικροδικτύων ,τα μέρη που τα αποτελούν ,τις τοπολογίες τους αλλά και διαφορά παραδείγματα χρήσης τους . Στην ενότητα IV παρουσιάζεται το προτεινόμενο μοντέλο, τα προφίλ κατανάλωσης και παραγωγής ενέργειας από τα κτήρια ,ο γενετικός αλγόριθμος και τα μέρη που τον αποτελούν . Στην ενότητα V παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης και η απόδοση του αλγορίθμου. Η ενότητα VI ολοκληρώνει την εργασία. In this thesis, the potential of clustering of urban buildings as an alternative where participants are able to work together to increase their energy self-sufficiency is explored. In the proposed approach, the buildings are equipped with RES, which can be appropriately coordinated in order to achieve minimum energy dependence on the main distribution grid. In the proposed cooperative energy management system, a group of residential, commercial and public buildings (e.g. offices, schools, offices, hotels, etc.) with different energy consumption and production patterns on two different days on November 1 and June 1 in order to maximize their self-sufficiency is considered. To solve this optimization problem, a genetic algorithm with constraints due to the nature of the problem was developed and implemented in the programming language python with the help of the library pymoo. This goal is achieved by directing energy from buildings with an energy surplus to buildings with an energy deficit, rather than selling it back to the main grid. The proposed energy sharing approach also contributes to more efficient operation of the building cluster compared to conventional energy management systems by reducing energy losses, as excess energy is consumed by neighboring buildings. To evaluate the algorithm, two scenarios were taken one with building cooperation and one without. Simulation results show that all buildings can reduce their energy costs and their dependence on the main grid, thus making the proposed algorithms promising in real applications. The rest of the paper is organized as follows. Section I contains the introduction to the topic. Section II is devoted to the literature on energy sharing modes. Section III gives the theoretical background regarding the operation of micro grids, their constituent parts, their topologies and also difference examples of their use. Section IV presents the proposed model, the energy consumption and production profiles of the buildings, the genetic algorithm and its constituent parts. Section V presents the simulation results. Section VI concludes the paper. 2022-02-23T06:12:20Z 2022-02-23T06:12:20Z 2022-02-22 http://hdl.handle.net/10889/15814 gr application/pdf |
