Система за управление на енергията в дома за интелигентни домове и разпределен енергиен контрол

Въведение: Защо управлението на енергията в дома става все по-важно

Нарастващите цени на енергията, разпределеното производство на енергия от възобновяеми източници и електрификацията на отоплението и мобилността променят коренно начина, по който домакинствата консумират и управляват енергията. Традиционните самостоятелни устройства – термостати, интелигентни контакти или електромери – вече не са достатъчни, за да осигурят значителни икономии на енергия или контрол на системно ниво.

A Система за управление на енергията в дома (HEMS)осигурява унифицирана рамка занаблюдавайте, контролирайте и оптимизирайте потреблението на енергия в домакинстватав ОВК оборудване, слънчева енергия, зарядни устройства за електрически превозни средства и електрически товари. Вместо да реагира на изолирани точки от данни, HEMS позволява координирано вземане на решения въз основа на наличността на енергия в реално време, търсенето и поведението на потребителите.

В OWON проектираме и произвеждаме свързани енергийни и ОВК устройства, които служат като градивни елементи на мащабируеми системи за управление на енергията в дома. Тази статия обяснява как работят съвременните HEMS архитектури, какви проблеми решават и как подходът, ориентиран към устройството, позволява надеждно внедряване в голям мащаб.

Какво представлява системата за управление на енергията в дома?

Системата за управление на енергията в дома еразпределена платформа за управлениекоято интегрира енергиен мониторинг, контрол на натоварването и логика за автоматизация в една единствена система. Основната ѝ цел е даоптимизиране на потреблението на енергия, като същевременно се поддържа комфорт и надеждност на системата.

Типична HEMS система свързва:

• Уреди за измерване на енергия (еднофазни и трифазни електромери)

• ОВК оборудване (котли, термопомпи, климатици)

• Разпределени енергийни източници (слънчеви панели, съхранение)

• Гъвкави товари (зарядни за електрически превозни средства, интелигентни контакти)

Чрез централен шлюз и локална или облачна логика, системата координира как и кога се консумира енергия.

Ключови предизвикателства в управлението на енергията в жилищните сгради

Преди внедряването на HEMS, повечето домакинства и системни оператори са изправени пред често срещани предизвикателства:

• Липса на видимоств реално време и историческо потребление на енергия

• Некоординирани устройствадействащи независимо

• Неефективен контрол на ОВК, особено при смесени отоплителни и охладителни системи

• Слаба интеграциямежду производството на слънчева енергия, зареждането на електрически превозни средства и битовите товари

• Зависимост от контрол само в облака, което създава проблеми с латентността и надеждността

Добре проектираната система за управление на енергията в дома се справя с тези предизвикателства на едно място.системно ниво, не само на ниво устройство.

Основна архитектура на система за управление на енергията в дома

Съвременните HEMS архитектури обикновено са изградени около четири основни слоя:

1. Слой за енергиен мониторинг

Този слой предоставя информация в реално време и за минали периоди относно потреблението и производството на електроенергия.

Типичните устройства включват:

• Еднофазни и трифазни електромери

• Сензори за ток, базирани на клещи

• DIN шини за разпределителни табла

Тези устройства измерват напрежение, ток, мощност и енергиен поток от мрежата, слънчевите панели и свързаните товари.

2. Слой за управление на ОВК

Отоплението и охлаждането представляват значителна част от потреблението на енергия в домакинствата. Интегрирането на управлението на ОВК в HEMS позволява оптимизиране на енергията без компромис с комфорта.

Този слой обикновено включва:

• Умни термостатиза котли, термопомпи и вентилаторни конвектори

• IR контролери за сплит и мини-сплит климатици

• График и оптимизация на температурата въз основа на заетост или наличност на енергия

Чрез координиране на работата на ОВК системата с енергийните данни, системата може да намали пиковото натоварване и да подобри ефективността.

3. Слой за контрол на натоварването и автоматизация

Освен ОВК, HEMS системата управлява гъвкави електрически товари, като например:

• Умни контактии релета

• Зарядни устройства за електрически превозни средства

• Отоплителни уреди или спомагателни устройства

Правилата за автоматизация позволяват взаимодействие между системните компоненти. Например:

• Изключване на климатика при отваряне на прозорец

• Регулиране на мощността за зареждане на електрически превозни средства въз основа на генерирането на слънчева енергия

• Планиране на товари по време на извънпикови тарифни периоди

4. Шлюз и интеграционен слой

В центъра на системата елокален шлюз, който свързва устройства, изпълнява логика за автоматизация и предоставя API на външни платформи.

Дизайнът, фокусиран върху шлюза, позволява:

• Локално взаимодействие с устройства с ниска латентност

• Продължаваща работа по време на прекъсвания на облачната услуга

• Сигурна интеграция с табла за управление, платформи за комунални услуги или мобилни приложения на трети страни

ОВОНинтелигентни шлюзовеса проектирани със силни локални мрежови възможности и пълни API на ниво устройство, за да поддържат тази архитектура.

Внедряване на управление на енергията в реалния свят

Практически пример за широкомащабно внедряване на HEMS идва отЕвропейска телекомуникационна компаниякоято планираше да внедри система за управление на енергията в дома, управлявана от комунални услуги, в милиони домакинства.

Изисквания към проекта

Системата беше необходима за:

• Следете и контролирайте общото потребление на енергия в домакинствата

• Интегрирайте производството на слънчева енергия и зареждането на електрически превозни средства

• Контролирайте ОВК оборудване, включително газови котли, термопомпи и мини-сплит климатици

• Активиране на функционално взаимодействие между устройствата (напр. поведение на ОВК, свързано със състоянието на прозорците или слънчевата мощност)

• Осигуряванелокални API на ниво устройствоза директна интеграция с backend облака на телекомуникационната компания

Решение на OWON

OWON предостави цялостна екосистема от устройства, базирани на ZigBee, включително:

• Устройства за управление на енергията: клещи за измерване на мощност, релета за DIN шина и интелигентни контакти

• Устройства за управление на ОВКZigBee термостати и IR контролери

• Интелигентен ZigBee шлюз: позволява локална мрежа и гъвкаво взаимодействие между устройствата

• Локални API интерфейси: позволяващ директен достъп до функционалността на устройството без зависимост от облака

Тази архитектура позволи на телекомуникационния оператор да проектира и внедри мащабируема HEMS система с намалено време за разработка и оперативна сложност.

Защо API-тата на ниво устройство са важни за управлението на енергията в дома

За мащабни или управлявани от комунални услуги внедрявания,локални API на ниво устройствоса критични. Те позволяват на системните оператори да:

• Поддържайте контрол върху данните и системната логика

• Намалете зависимостта от облачни услуги на трети страни

• Персонализиране на правила за автоматизация и работни процеси за интеграция

• Подобряване на надеждността на системата и времето за реакция

OWON проектира своите шлюзове и устройства с отворени, документирани локални API, за да поддържа дългосрочна еволюция на системата.

Типични приложения на системите за управление на енергията в дома

Системите за управление на енергията в дома се използват все по-често в:

• Умни жилищни общности

• Програми за пестене на енергия от комунални услуги

• Телекомуникационни платформи за интелигентен дом

• Домакинства, интегрирани със слънчева енергия и електрически системи

• Многожилищни сгради с централизиран енергиен мониторинг

Във всеки случай стойността идва откоординиран контрол, а не изолирани интелигентни устройства.

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

Какво е основното предимство на системата за управление на енергията в дома?

Системата за управление на енергийните потребления (HEMS) осигурява унифицирана видимост и контрол върху потреблението на енергия в домакинствата, което позволява оптимизиране на енергията, намаляване на разходите и подобрен комфорт.

Може ли HEMS да работи както със слънчеви панели, така и със зарядни устройства за електрически превозни средства?

Да. Правилно проектираната система за управление на енергията (HEMS) следи генерирането на слънчева енергия и съответно регулира зареждането на електрически превозни средства или домакинските товари.

Необходима ли е облачна свързаност за управление на енергията в дома?

Свързването с облака е полезно, но не е задължително. Локалните системи, базирани на шлюзове, могат да работят независимо и да се синхронизират с облачни платформи, когато е необходимо.

Съображения за внедряване и интеграция на системата

При внедряването на система за управление на енергията в дома, системните проектанти и интегратори трябва да оценят:

• Стабилност на комуникационния протокол (напр. ZigBee)

• Наличност на локални API

• Мащабируемост на хиляди или милиони устройства

• Дългосрочна наличност на устройството и поддръжка на фърмуера

• Гъвкавост за интегриране на ОВК, енергийни и бъдещи устройства

OWON работи в тясно сътрудничество с партньори, за да предостави платформи за устройства и готови за работа системни компоненти, които поддържат тези изисквания.

Заключение: Изграждане на мащабируеми системи за управление на енергията в дома

Управлението на енергията в дома вече не е концепция от бъдещето – то е практическа необходимост, обусловена от енергийния преход, електрификацията и дигитализацията. Чрез комбиниране на енергиен мониторинг, контрол на ОВК, автоматизация на натоварването и локален шлюзов интелект, HEMS системата позволява изграждането на по-интелигентни и по-устойчиви енергийни системи за жилищни сгради.

В OWON се фокусираме върху предоставянето наПроизводими, интегрируеми и мащабируеми IoT устройствакоито формират основата на надеждни системи за управление на енергията в дома. За организациите, изграждащи енергийни платформи от следващо поколение, системно ориентираният подход е ключът към дългосрочния успех.