پایان نامه ارشد رشته فناوری اطلاعات: بررسی کاربرد فناوری اطلاعات در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی

1-1-2-تعریف مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی 2

1-3-نقش فناوری اطلاعات در بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی 3

1-4-تعریف سیستم های SCADA

1-5-سیستم های SCADA و مدیریت مصرف انرژی 5

1-6-ضرورت انجام تحقیق 5

1-7-اهداف تحقیق 6

1-8-ی بر فصل های پایان نامه 7

فصل دوم :مبانی نظری تحقیق……………………………………………………………8

2-1-مقدمه 8

2-2-تاریخچه مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی 8

2-2-1-دوره اول :صرفه جویی 1981-1973 9

2-2-2-دوره دوم :مدیریت انرژی 1993-1981 9

2-2-3-دوره سوم:خرید انرژی به بهای کمتر 2000-1993 10

2-2-4-دوره چهارم :توجه به مسائل زیست محیطی 2010-2000 11

2-2-5-دوره پنجم :فناوری پاک 2020-2010 11

2-3-مراحل مدیریت مصرف انرژی 12

2-3-1-مرحله اول: :شناسایی فرصت ها 12

2 -3-2-مرحله دوم :اولویت بندی فعالیت ها 13

2-3-3-مرحله سوم :به انجام رساندن فرایندها به طور موفقیت آمیز 13

2-3-4-مرحله چهارم :مرحله بازبینی و اصلاح مستمر 13

2-4-کاربرد فناوری اطلاعات در مدیریت مصرف انرژی 14

2-4-1-نقش اینترنت و تجارت الکترونیک در مدیریت مصرف انرژی 14

2-4-2-مدیریت و برآورد نیاز به مصرف انرژی 15

2-4-3-روش های کنترل شبکه ای 16

2-4-3-1-سیستم های SCADA

2-4-3-2-سیستم ذخیره سازی اطلاعات تجهیزات 17

2-4-3-3-سیستم مدیریت انرژی EMS

2-4-3-4-سیستم مدیریت تولید انرژی GMS

2-4-3-5-سیستم مدیریت توزیع انرژی DMS

2-4-4 –سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS

2-4-4-1-منابع اطلاعات در سیستم GIS

2-4-4-2-کاربردهای GIS در صنعت انرژی 20

2-4-5-سیستم اطلاعات مشتری CIS و CRM

2-4-6-سیستم اطلاعات انرژی EIS

2-4-7-برنامه ریزی منبع انرژی ERP

2-4-8-ممیزی خریداران انرژی و برنامه های کاربردی 24

2-6-بررسی سیستم های SCADA

2-6-1-تاریخچه سیستم های SCADA

2-6-2-ساختار سیستم های SCADA

2-6-3-عملیات در سیستم های SCADA

2-6-4-مزایای استفاده از سیستم های SCADA

2-6-5-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت مصرف انرژی 30

2-7-نتیجه گیری فصل 31

فصل سوم :پیشینه پژوهشی ………………………………………………32

3-1-مقدمه 32

3-2-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی 32

3-2-1-صرفه جویی در مصرف انرژی 32

3-2-2-کاربرد سیستم های SCADA در افزایش بازدهی سازمان 32

3-2-3-مزایای صرفه جویی در مصرف انرژی 33

3-2-4-آنالیز ROI

3-3-مراحل و روش های به کارگیری سیستم های SCADA در مدیرت انرژی 34

3-3-1-آنالیز و بررسی دقیق میزان مصرف انرژی و اوج بار مصرفی 34

3-3-2-آنالیز و اندازه گیری سایر داده های مورد نیاز در مدیریت مصرف انرژی 35

3-4-کاربرد سیستم های SCADA در افزایش راندمان 36

3-5-زمانبندی کارکرد مصرف کننده ها به وسیله سیستم های SCADA

3-6-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت سیستم روشنایی 38

3-7-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت و کنترل تجهیزات 40

3-8-کاربرد سیستم های SCADA در سازماندهی پرسنل فنی 40

3-9-کاربرد سیستم های SCADA در کاهش استهلاک تجهیزات 41

3-9-1-کاهش استهلاک تجهیزات با کم کردن حجم کاری 42

3-9-2-کاهش استهلاک با اعمال روش های کنترلی 42

3-10-کاربردسیستم های SCADA در صنعت برق 42

3-10-1-کاربرد سیستم هایSCADA درافزایش راندمان نیروگاه های برق 42

3-10-2-ایجاد شبکه های هوشمند و بهبود راندمان شبکه برق سراسری 43

3-11-کاربرد منطق فازی و هوش مصنوعی در مدیریت و بهینه سازی مصرف 43

3-11-1-استفاده از هوش مصنوعی در پیش بینی مقدار مصرف انرژی 43

3-11-2-بهره گیری از منطق فازی برای پیش بینی مقدار مصرف 44

3-12-کاربرد منطق فازی در کاهش مصرف انرژی در کوره های صنعتی 45

3-13-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت سیستم های مرتبط با دما 46

3-13-1-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت سیستم های گرمایشی 46

3-13-2-پایش و ثبت دقیق دما بر حسب زمان 46

3-13-3-امکان پیاده سازی روش های پیشرفته کنترل دما 47

3-13-4-امکان استفاده از تقویم زمانی برای کارکرد سیستم تهویه مطبوع 48

3-14-داده کاوی اطلاعات سیستم های SCADA جهت افزایش امنیت 48

3-15-استفاده از میکرو کنترولرجهت بهبود عملکرد سیستم های SCADA

3-16-استفاده از قابلیت های نرم افزارSCADA در فرایند کنترل 49

3-17-امکان استفاده از OPC در نرم افزار SCADA

3-18-استفده از سیستم های SCADA بر مبنای وب 50

3-19-استفاده از روش های مدل سازی در مدیریت انرژی 51

3-20-جمع بندی تحقیقات گذشته 52

3-21-نتیجه گیری فصل 53

فصل چهارم :روش پیاده سازی ، آزمایش ها و نتایج……………………………..55

4-1-مقدمه 55

4-2-اهداف مدیریت انرژی در کوره های الکتریکی 55

4-2-1-کاهش انرژی مصرفی در کوره های الکتریکی 56

4-2-2-کاهش اوج بار مصرفی در کوره های الکتریکی 56

4-3-فرایند مصرف انرژی در یک کوره الکتریکی 56

4-3-1-اندازه گیری دما 59

4-3-2-اندازه گیری پارامترهای مرتبط با مصرف انرژی 60

4-3-3-کنترل توان در کوره های الکتریکی 61

4-4-طراحی فرایند مدیریت مصرف انرژی در کوره های الکتریکی 63

4-4-1-تععین پارامترهای مورد نیاز جهت اندازه گیری و کنترل 63

4-4-2-انتخاب RTU ها جهت فرایند مدیریت مصرف انرژی 64

4-4-3-ارتباط نرم افزار SCADA با RTU ها 65

4-4-4-پروتکل های ارتباطی 66

4-4-5-نصب تجهیزات جهت فرایند آزمایشی 71

4-4-6-نصب RTU ها در نرم افزار SCADA

4-4-7-بررس عملکرد سیستم کنترل توان 78

4-5-آزمایش اول:بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل ON/OFF

4-5-1-طراحی نرم افزار جهت آزمایش اول 79

4-5-2-بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی در آزمایش اول 82

4-6-آزمایش دوم :بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل ON/OFF

با اعمال محدودیت در اوج بار مصرفی 85

4-6-1-اصلاح برنامه نرم افزاری جهت آزمایش دوم 86

4-6-2-بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی درآزمایش دوم 87

4-7-آزمایش سوم :بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل PID

4-7-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش سوم-روش کنترلی PID

4-7-2- بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی درآزمایش سوم 92

4-8-آزمایش چهارم : بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل PID

همراه با اعمال محدودیت توان 94

4-8-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش چهارم 95

4-8-2- بررسی وتحلیل نمودارهای مرتبط با مصرف انرژی درآزمایش سوم 95

4-9-آزمایش پنجم :بررسی روند مصرف انرژی در روش PID همراه با

اعمال محدودیت توان در پیش بینی کوتاه مدت 97

4-9-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش پنجم 97

4-9-2-بررسی و تحلیل نمودارهای آزمایش پنجم 99

4-10-نتیجه گیری فصل 102

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری و پیشنهادها ………………………..104

5-1-مقدمه 104

5-2-نتایج بدست آمده از فرایندهای آزمایشی 104

5-2-1-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش اول 105

5-2-2-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش دوم 106

5-2-3-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش سوم 106

5-2-4-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش چهارم 107

5-2-5-تحلیل نتایج حاصل از آزمایش پنجم 107

5-3-مزایای استفاده از طرح ارائه شده در تحقیق 107

5-3-1-کاهش هزینه های مستقیم 108

5-3-2-کاهش هزینه های غیر مستقیم 108

5-3-3-بهبود فرآین تولید و تاثیر آن بر افزایش کیفیت 108

5-4-پیشنهادات جهت ادامه کار در آینده 109

5-4-1-استفاده از روش های کنترل نوین 109

5-4-2-محاسبه نرخ بازگشت سرمایه 109

5-4-3-استفاده از سیستم های مدیریت انرژی اقتصادی 109

5-5-4-ارتباط با سایر نرم افزار های سازمانی 110

5-4-5-افزایش راندمان تجهیزات با بهره گرفتن از ظرفیت بهینه 110

مراجع 111

چکیده به زبان انگلیسی 115

چکیده:

با توجه به افزایش قیمت حامل های انرژی در سالهای اخیر و مشکلات زیست محیطی که در اثر مصرف کنترل نشده این حامل ها ایجاد شده است امروزه بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی با هدف کاهش مصرف در کشورهای جهان جایگاه ویژه ای یافته است. مهمترین مرحله در مدیریت مصرف انرژی فرایند ممیزی می باشد که به معنی بررسی دقیق اطلاعات محیطی و شناسایی عواملی است که کنترل آنها در کاهش مصرف انرژی موثر می باشد. در سالهای اخیر با پیشرفت های چشمگیر در علم فناوری اطلاعات امکان پایش و ثبت مداوم پارامترهای محیطی که در مصرف انرژی موثر هستند فراهم شده است و سیستم های SCADA به عنوان بخشی از زیرساخت این فناوری در راستای پایش وکنترل داده های محیطی توسعه یافته اند. با به کارگیری سیستم های SCADA امکان یک ممیزی دقیق از مصرف انرژی فراهم می گردد همچنین با اعمال فرایندهای کنترلی با بهره گرفتن از سیستم های SCADA امکان کاهش مصرف انرژی میسر می گردد که با دستیابی به این هدف ضمن کاهش هزینه ها ، بهره وری افزایش پیدا می کند .دررساله حاضر روش های کاربردی سیستم های SCADA در مدیریت و کاهش مصرف انرژی با توجه به تحقیقات پیشین مورد بررسی قرار می گیرد و در ادامه به عنوان یک مطالعه کاربردی ، روش استفاده از سیستم های نرم افزاری SCADA در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی در کوره های الکتریکی که کاربرد زیادی در صنایع ایران دارند پیاده سازی می گردد ودر انتها ضمن تحلیل نتایج حاصل از اجرای این روش کاربردی پیشنهاداتی در مورد بهبود عملکرد روش ها در تحقیقات آینده ارائه خواهد گردید.

1- مقدمه

1-1- مقدمه

انرژی یکی از منابع بسیار مهم است که زندگی مارا تحت تاثیر خود قرار می دهد در حال حاضر جهان وابستگی زیادی به سوخت های فسیلی و انواع مختلف انرژی های تجدید ناپذیر دارد استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی نیاز به زمان زیادی برای توسعه تکنولوژی دارد.در حال حاضر بحث مدیریت مصرف انرژی یکی از نیاز های بحرانی کشورهای مختلف جهان است.اهمیت ویژه صرفه جویی در مصرف انرژی در دومرحله عوامل اقتصادی و عوامل محیط زیست طبقه بندی می شود.

1-1-1- عوامل اقتصادی مدیریت مصرف انرژی

صرفه جویی در مصرف انرژی بسیار مهم است ودر کلیه سازمان های بشری موثر است .در تمام جهان به عنوان یک ملیت یک شرکت و یا به عنوان یک شخص صرفه جویی در مصرف انرژی هزینه ها را کاهش و بهره وری را افزایش می دهد.یکی از هدف های اصلی در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی در هر کشور کاهش نیاز به واردات انرژی می باشد.شرکت های خصوصی هم به هزینه های انرژی حساس هستند که این مسئله سود دهی و حتی موجودیت آنها را در بسیاری از موارد تحت تاثیر قرار می دهد بخصوص کارخانه های صنعتی نگرانی بیشتری از این لحاظ دارند زیرا کاهش هزینه به واسطه مدیریت و صرفه جویی در مصرف انرژی به معنی قیمت های رقابتی تر برای محصولات در بازار جهانی می باشد و این مسئله باعث بهبود تولید ناخالص ملی می گردد.

2-1-1- اثرات محیطی صرفه جویی در مصرف انرژی

صرفه جویی در مصرف انرژی به طور نسبتا زیادی با مسائل محیط زیستی در ارتباط است .مشکلات گرم شدن کره زمین و شرایط آب و هوایی که به علت افزایش گاز دی اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه ای ایجاد می شود به طور قابل توجهی با افزایش مصرف انرژی نسبت مستقیم دارد و کاهش مصرف تا حد زیادی می تواند از تولید گازهای گلخانه ای و افزایش دمای کره زمین جلوگیری نماید[1].

2-1- تعریف مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی

مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی[1] شامل برنامه ریزی و راهبری واحدهای مصرف و تولید مرتبط با انرژی می باشد اهداف مدیریت مصرف انرژی شامل صرفه جویی در منابع، حفاظت از محیط زیست و صرفه جویی در هزینه ها می باشند درحالیکه مصرف کنندگان به منابع کافی انرژی دسترسی داشته باشند و خللی در کارکرد آنان ایجاد نگردد.با توجه به این تعریف مدیریت مصرف انرژی با مدیریت محیط زیست و مدیریت تولید و حمل و نقل و سایر شاخه های صنعتی و تجاری مر تبط می باشد .

به عبارت دیگر مدیریت انرژی یک فرایند است که در آن رسیدن به هدف کاهش مصرف انرژی و هزینه ها با توجه به نیاز واقعی مصرف کننده با توجه به عدم تاثیر منفی بر کارکرد آنان دنبال می شود .

در تعریف دیگری مدیریت مصرف انرژی به معنی استفاده آگاهانه و موثر از انرژی برای افزایش سود دهی و کاهش هزینه ها به منظور دستیابی به جایگاه رقابتی می باشد.نکته مهم در مدیریت مصرف انرژی این است که کاهش مصرف باید بدون تاثیر منفی در بازدهی سیستم انجام گردد[2].

به طور کلی کاهش هزینه ها در مدیریت مصرف انرژی با اعمال روش های زیر بدست می آید:

محدود نمودن و در صورت امکان حذف مصرف غیر ضروری انرژی
بهبود بازدهی[2] به ازای انرژی مصرفی
خرید انرژی به بهای کمتر
انجام عملیات مورد نیاز جهت خرید انرژی به بهای کمتر [3].

3-1- نقش فناوری اطلاعات در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی

فناوری اطلاعات بدون هیچ تردید تنها فناوری است که بر چگونگی مصرف انرژی در اقتصاد جهانی تاثیر می گذارد.اگرچه ممکن است فناوری زیستی در قرن 21 تغییرات عمده ای در تولید ترکیبات و محصولات تجدیدپذیر به وجود آورد که این به نوبه خود در فرایند مصرف انرژی موثر است با این حال نمی تواند جایگزین نقش فناوری اطلاعات در فرایند بهینه سازی مصرف انرژی گردد.فناوری اطلاعات بر فرایند مصرف انرژی به صورت مستقیم و غیر مستقیم تاثیر دارد .به طور مثال فناوری اطلاعات به طور مستقیم در پیشرفت صنایع الکترونیک مرتبط با انرژی تاثیر دارد که این موضوع می تواند بر کاهش مصرف انرژی موثر باشد .در سالهای اخیر تاثیر فناوری اطلاعات در توسعه میکروپروسسور ها و میکرو کنترلر ها توانست باعث به کارگیری تکنولوژی های جدید در سیستم های کنترل ودر نتیجه بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی گردید.

فناوری اطلاعات در زمینه کنترل فرایندهای صنعتی می تواند به تنهایی یا به صورت ترکیبی با سایر تکنولوژیها در زمینه کنترل و بهینه سازی فرایندهای صنعتی امکانات زیر را فراهم نماید.

1-تکنولوژی کنترل : تکنولوژی های کنترل مکانیکی یا الکترومکانیکی در حال حاضر با سیستم های کنترل الکترونیکی که در کارآیی بسیار دقیق تر و همچنین از لحاظ هزینه ارزانتر هستند جایگزین شده است واین سیستم ها قابلیت برنامه ریزی و تغییر عملیاتی سریع متناسب با شرایط مورد نیاز را دارند.

2-جمع آوری اطلاعات :به وسیله تکنولوژی های فناوری اطلاعات امکان جمع آوری دقیق و سریع اطلاعات از فرایند ها فراهم می گردد که باعث بازدهی بیشتر در تولید و کاهش مصرف انرژی می گردد.

3-ذخیره سازی اطلاعات و پردازش :اطلاعات در حجم بسیار زیاد می تواند ذخیره گردد وبعد از پردازش نتیجه مورد نظر به نمایش در آید افزایش توانایی کامپیوتر ها در سالهای اخیر باعث شده که این فرایند جمع آوری و پردازش اطلاعات به سهولت انجام گیرد .

4-ارتباطات داده ای : اطلاعات و دستورالعمل ها و برنامه ها می تواند به سرعت ارسال یا بازیابی شود که این مورد فرایند کنترل متمرکز را تسهیل می کند همزمان با گسترش کاربرد فناوری اطلاعات در فرایند های صنعتی سیستم هایSCADA[3] به عنوان زیر مجموعه ای از علم فناوری اطلاعات توسعه یافتند [4] .

[1] Energy Management

[2] Efficiency

[3] Supervisory Control And Data Acquisition

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

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب