Создание системы энергоменеджмента

Версия: 1.26.0

Введение

OpenRemote можно использовать в качестве системы управления энергопотреблением (EMS) для вашей собственной микросети. EMS планирует заданные значения мощности энергопотребляющих устройств и устройств хранения, принимая во внимание производство возобновляемой энергии (включая прогнозы), потребление энергии (включая прогнозы), гибкие тарифы вашего поставщика энергии и необходимые графики зарядки для ваших электромобилей. Программа оптимизации нацелена на минимальные затраты или наименьшие выбросы углекислого газа. На рис. 1 представлен обзор всех частей СЭМ.

В этом примере с электричеством мы соединим ряд производителей электроэнергии: солнечные панели и ветряную турбину, потребителя электроэнергии: счетчик энергии, статическую батарею и зарядное устройство с электромобилем. Мы добавляем сервисы прогнозирования как производства, так и потребления и подключаем гибкие тарифы поставщиков. Наконец, сервис оптимизации проконтролирует заданную мощность аккумулятора, а также автомобиля и рассчитает вашу экономию.

Рис. 1. Обзор системы энергоменеджмента и всех её элементов.

Настройка OpenRemote и настройка

Перед началом убедитесь, что у вас есть доступ к развернутой платформе, и ознакомьтесь с интерфейсом Manager.

Для полной системы управления энергопотреблением добавьте ключи двух внешних служб: OpenWeather и Forecast.Solar. Они используются для прогноза выработки солнечных панелей и ветряных турбин. Получение ключей описано в разделах «Прогноз солнечной генерации» и «Прогноз ветровой генерации».

Передайте ключи контейнерам платформы через переменные среды OPEN_WEATHER_API_APP_ID и FORECAST_SOLAR_API_KEY в локальном файле Docker Compose. Не храните ключи в документации или системе контроля версий.

Электроэнергетические активы и необходимые агенты

Если вы перейдете в «Активы» и добавите актив, используйте кнопку «+». Вы увидите список типов активов и агентов. Подмножество этих типов активов предназначено для создания собственной EMS. Они включают в себя соответствующие атрибуты и настройки конфигурации, чтобы служба оптимизации могла их распознавать и управлять ими.

Мы будем шаг за шагом настраивать ряд этих ресурсов, что даст вам структуру вашей EMS, как показано на рисунке 9.

Оптимизация

Актив оптимизации представляет собой услугу оптимизации. Он будет учитывать все активы, которые добавляются как дочерние элементы этого актива. Поэтому сначала добавьте актив оптимизации в корень дерева активов слева и дайте ему имя. Мы объясним позже , как на самом деле работает оптимизация, после добавления всех остальных ресурсов.

Производители электроэнергии

Сначала мы добавляем производство (возобновляемой) энергии, добавляя фотоэлектрический солнечный актив (Ваша солнечная энергия) и актив ветряной турбины (Ваш ветер). Оба должны быть добавлены как дочерние элементы актива оптимизации. Эти активы включают ряд стандартных атрибутов, как показано на рисунках 2 и 3.

Рис. 2. PV Solar актив (Ваша солнечная энергия) с соответствующими атрибутами.

Рис. 3. Актив ветровой турбины (Ваш ветер) с соответствующими атрибутами.

Солнечная электростанция

Чтобы настроить и подключить ваш фотоэлектрический солнечный объект к вашей собственной солнечной системе, вы можете использовать агентов. Самое главное, что вам необходимо соединить фактическую мощность (атрибут, называемый мощностью) и значение счетчика энергии (атрибут, называемый общим объемом экспорта энергии). В этом примере мы подключаем солнечную систему от Solar Edge. Сначала добавьте HTTP-агент и настройте базовый URI и заголовки запросов для подключения к вашей системе Solar Edge (см. рис. 4).

Рис. 4. Агент HTTP, настроенный для подключения к Solar Edge.

Во-вторых, выберите свой солнечный актив, выберите «Изменить» (в правом верхнем углу страницы ресурса) и подключите атрибут мощности фотоэлектрического солнечного актива к этому агенту. Для этого разверните атрибут мощности, добавьте элемент конфигурации «ссылка агента» и добавьте необходимые параметры (см. рис. 5). Также добавьте элементы конфигурации «Состояние правила» (чтобы вы могли использовать атрибут в правилах) и «Только чтение» (чтобы вы не могли случайно записать значение в режиме «ПРОСМОТР»). Обратите внимание на соглашение о знаках +/-, необходимое для работы оптимизации: мы используем + для потребления и - для производства. Итак, в этом случае, когда мы рассматриваем производство электроэнергии, значения мощности должны быть отрицательными. Аналогичным образом вы можете связать атрибут «Общая сумма экспорта энергии» со значением счетчика энергии.

Рис. 5. Подключение атрибута мощности в вашем солнечном активе с использованием «Ссылки агента».

Сервис прогнозов

Вам также нужна прогнозируемая мощность вашей солнечной системы. Поэтому помните, что вам необходимо добавить ключ доступа к внешней службе «forecast.solar» ранее при настройке OpenRemote и его настройке . Вы можете зарегистрировать публичную бесплатную учетную запись, чтобы сначала получить ключ API.
Чтобы иметь возможность прогнозировать солнечную энергию, вам необходимо заполнить следующие атрибуты в вашем солнечном активе (см. также рисунок 2):

• Азимут панели (ориентация на юг или идеальная ориентация восток-запад для ориентации панели восток-запад равна 0 градусов)
• Ориентация панели («ЮГ» означает, что все панели ориентированы в одном направлении на юг; «ВОСТОК-ЗАПАД» означает конфигурацию Восток-Запад)
• Шаг панели (по горизонтали 0 градусов)
• Экспорт мощности max (установленная пиковая мощность в кВт)
• Местоположение. Вы можете сделать это в режиме «ИЗМЕНИТЬ», открыв модальное окно карты рядом с атрибутом местоположения и установив местоположение, нажав и удерживая карту.

Теперь вы можете включить атрибут «Включить прогноз солнечной энергии» для своего солнечного объекта. После сохранения служба прогнозов запускается. Чтобы увидеть это в действии, вы можете перейти на страницу «Статистика» и выбрать атрибут «Мощность» на диаграмме. Пунктирная линия будет представлять прогнозируемые данные.

Если вы также хотите сохранить данные прогнозируемой мощности для сравнения их с фактическими значениями, обязательно добавьте элементы конфигурации «Имеет прогнозируемые точки данных», «Только чтение», «Состояние правила» и «Хранить точки данных» для атрибута «Прогноз мощности».

Другой вариант — включить атрибут «Установить фактическое значение солнечной активности с прогнозом». Это удобно, если вы не можете получить актуальные данные о мощности своих солнечных панелей. Фактическая «Мощность» теперь также будет определяться прогнозом.

Ветряная турбина

Ваша ветряная турбина настраивается аналогичным образом. Сначала подключите «Мощность» (обратите внимание на отрицательное значение) и «Общий экспорт энергии» к агенту, который подключается к вашей системе ветряных турбин. См. пример фотоэлектрической солнечной энергии выше или проверьте различные параметры [Параметры протокола агента] в документации ](/docs/user-guide/agents-protocols/overview).

Сервис прогнозов

Как и в случае с активом «Солнечная энергия», вам также нужен прогноз энергии ветра. Чтобы прогноз энергии ветра работал, вам необходимо добавить ключ доступа к внешней службе OpenWeather ранее при настройке OpenRemote и его настройке . Вы можете зарегистрировать публичную бесплатную учетную запись, чтобы получить ключ AppID.

Чтобы иметь возможность прогнозировать мощность ветра, вам необходимо заполнить следующие атрибуты в вашем активе ветряной турбины (см. также рисунок 3):

• Максимальная экспортная мощность (также называемая номинальной или номинальной мощностью в кВт при номинальной или номинальной скорости)
• Максимальная скорость ветра (также называемая предельной скоростью, максимальная скорость, при которой турбина обычно работает; выше нее будет уменьшена; в м/с)
• Минимальная скорость ветра (также называемая скоростью включения, минимальная скорость, необходимая для работы ветряной турбины; в м/с)
• Эталонная скорость ветра (также называемая номинальной или номинальной скоростью; в м/с)
• Местоположение. Вы можете сделать это в режиме «ИЗМЕНИТЬ», открыв модальное окно карты рядом с атрибутом местоположения и установив местоположение, дважды щелкнув карту.

Теперь вы можете включить атрибут «Включить прогноз ветровой службы» для вашего актива ветряной турбины (см. рис. 3). После сохранения служба прогнозов запускается. Чтобы увидеть это в действии, вы можете перейти на страницу «Статистика» и выбрать атрибут мощности на диаграмме. Пунктирная линия будет представлять прогнозируемые данные.

Если вы также хотите сохранить данные прогнозируемой мощности для сравнения их с фактическими значениями, обязательно добавьте элементы конфигурации «Имеет прогнозируемые точки данных», «Только чтение», «Состояние правила» и «Хранить точки данных» для атрибута «Прогноз мощности».

Другой вариант — включить атрибут «Установить фактическое значение ветра с прогнозом». Это удобно, если вы не можете получить актуальные данные о мощности вашей ветряной турбины. Фактическая «Мощность» теперь также будет определяться прогнозом.

Потребитель электроэнергии

Для подключения устройств, потребляющих электроэнергию. Вы можете подключить несколько счетчиков энергии с помощью «Потребительского актива электроэнергии», который является дочерним элементом Актива оптимизации. Как и раньше, вам следует подключить «Мощность» и «Общий импорт энергии» к вашим счетчикам, используя любой из существующих Параметры протокола агента.

Сервис прогнозов

Для устройств, потребляющих электроэнергию, также необходима прогнозируемая мощность. Вы можете включить это двумя способами. Самый простой — добавить элемент конфигурации «Прогноз». Этот сервис будет использовать экспоненциально взвешенное скользящее среднее в зависимости от ваших предпочтений. См. раздел «Прогнозирование временных рядов](/docs/user-guide/rules-and-forecasting/forecasting)» для настройки. Для более расширенного прогнозирования вы можете использовать службу прогнозирования ML, которая может учитывать влияние других атрибутов, например. погода. См. ML Forecasting.

Электрическая батарея

Одним из устройств, которым может активно управлять оптимизация, является статическая батарея. Вы можете добавить «Актив электрической батареи» в качестве дочернего элемента актива оптимизации и снова связать его с API вашей аккумуляторной системы, используя любой из существующих Параметры протокола агента. Чтобы оптимизация работала, вам необходимо связать как минимум следующие атрибуты:

• Уровень энергии
• Уставка мощности

Включите атрибуты «Поддерживает импорт» и «Поддерживает экспорт». Это указывает на то, что при оптимизации разрешено контролировать заданное значение мощности, как для зарядки, так и для разрядки.

Симулятор батареи

Если у вас нет аккумулятора, но вы хотите смоделировать его и посмотреть, чего вы можете достичь с точки зрения финансовой экономии или экономии выбросов углекислого газа, вы можете использовать «Агент Storage Simulator». В этом уроке мы используем эту опцию.Сначала добавьте «Агент симулятора хранилища». Затем добавьте элемент конфигурации «Ссылка на агент» и ссылку на «Агент симулятора хранилища» для шести атрибутов:

• Уровень энергии
• Процент уровня энергии
• Мощность
• Уставка мощности
• Общий объем импорта энергии
• Общий объем экспорта энергии

Также задайте характеристики батареи, заполнив значения следующих атрибутов:

• Энергетическая мощность
• Максимальный экспорт мощности
• Мин. экспорт электроэнергии
• Максимальный процент уровня энергии
• Минимальный процент уровня энергии

Электромобиль и зарядное устройство

Для зарядки транспортных средств требуется как минимум «Актив «Электромобиль»», являющийся дочерним элементом Актива оптимизации. При желании вы также можете добавить «Актив электрического зарядного устройства».

Сначала давайте объясним, как оптимизация будет относиться к транспортному средству. Оптимизация будет рассматривать аккумулятор транспортного средства как обычное запоминающее устройство, которое оно может заряжать, а в некоторых случаях и разряжать. Кроме того, вы можете установить на автомобиле «График уровня энергии» (это дополнительный атрибут), чтобы гарантировать, что аккумулятор вашего автомобиля будет иметь достаточно энергии в то время, когда она вам нужна.

Таким образом, чтобы оптимизация работала, к активу «Электромобиль» необходимо подключить следующие атрибуты, используя любой из существующих параметров протокола агента:

• Уровень энергии
• Уставка мощности

Транспортное средство имеет ряд атрибутов, которые вам нужны или которые вы можете использовать для оптимизации. Мы обсудим их один за другим:

• Поддерживает импорт, необходимый для оптимизации для активного управления заданной мощностью для зарядки.
• Поддерживает экспорт, необходимый для оптимизации для активного управления заданной мощностью разрядки. Устанавливается только в том случае, если автомобиль и зарядное устройство поддерживают разрядку.
• Максимальная мощность импорта, необходимая для установки максимальной мощности зарядки, которую может выдержать автомобиль.
• Максимальная мощность экспорта, необходимая для установки максимальной мощности разряда, которую может выдержать транспортное средство.
• График уровня энергии. При этом для каждого дня недели устанавливается час дня, в который аккумулятор необходимо зарядить на указанный процент (см. рисунок 6). Это не обязательно, но предотвращает разрядку аккумулятора, пока вам нужно куда-то поехать на машине!
• Процент уровня энергии макс. Оптимизация никогда не выйдет за рамки. Без установки он будет считать 100%
• Процент уровня энергии мин. Если автомобиль подключится к более низкому уровню, он сразу же начнет заряжаться, пока не достигнет минимального уровня. Если не установлено, будет принято значение 0%.

В некоторых случаях вы также можете подключиться к зарядному устройству и сделать автомобиль дочерним элементом зарядного устройства, например:

• В случае, если вы не можете контролировать заданное значение мощности вашего автомобиля. Вам нужно будет связать «Уставку мощности» вашего зарядного устройства с вашей системой зарядки, используя любой из существующих Параметры протокола агента. Кроме того, вы можете использовать «Редактор потока», чтобы связать «Заданное значение мощности» вашего автомобиля с «Заданным значением мощности» вашего зарядного устройства. Теперь оптимизация установит «Заданное значение мощности» вашего автомобиля, которое затем будет перенаправлено в «Заданное значение мощности» вашего зарядного устройства.
• Если вы хотите, чтобы оптимизация учитывала как «Макс. импортируемую мощность» вашего зарядного устройства, так и автомобиля, выберите наименьшее из двух значений для «Уставки мощности».

_Рис. 6. График энергопотребления представлен в формате JSON, как показано. Каждый день недели (семь дней) определяет необходимый процент уровня энергии для каждого часа дня, начиная с полуночи. Итак, в приведенном выше примере аккумулятор автомобиля необходимо заряжать до 90 % каждый день в 8 утра.

Поставщик электроэнергии

Оптимизация также будет учитывать «Тариф импорта» и «Тариф экспорта» для вашей электроэнергии. Чтобы включить это, сначала добавьте «Актив поставщика электроэнергии» в качестве дочернего элемента актива «Оптимизация». Обратите внимание, что тарифы определяются как затраты. Таким образом, «Тариф на импорт» обычно положителен, когда вы платите, а «Тариф на экспорт» отрицательен, когда вы зарабатываете. Вы можете либо установить фиксированное значение для обоих тарифов, либо подключиться к API вашего поставщика, используя любой из существующих Параметры протокола агента. Тарифы на электроэнергию можно узнать, например. используйте спотовые цены EPEX через API ENTSOE https://transparency.entsoe.eu/ (для оптимизации выбросов углекислого газа вы можете рассмотреть https://www.electricitymaps.com/ , дополнительные объяснения см. в разделе «Оптимизация»).

В этом уроке мы просто моделируем значения, добавляя профиль симулятора. Для этого выполните следующие шаги:

• Добавьте «Агент симулятора» в корень вашего дерева активов.
• Для «Экспорта тарифов» и «Импорта тарифов» добавьте параметр конфигурации «Агентская ссылка».
• В ссылке «Агент» выберите «Агент симулятора».
• Добавьте параметр «Данные повтора» в «Связь с агентом» (см. рисунок 7).
• Заполните цены, которые вы хотите использовать, за отметку времени. Обратите внимание, что это затраты, поэтому обычно они положительны для импортных тарифов и отрицательны для экспортных тарифов (см. пример на рисунке 8).

Рис. 7. Выбор параметра «Воспроизведение данных» в элементе конфигурации «Агентная связь»

Рис. 8. Пример «Данных воспроизведения» для экспортного тарифа, который вы хотите использовать, с указанием тарифа для каждой временной метки (секунд). Отрицательное значение означает, что вы зарабатываете деньги

Сервис прогнозов с прогнозированием ML

Если вам нужны прогнозируемые тарифы на электроэнергию за пределами временного окна опубликованных данных EPEX, вы можете использовать службу прогнозирования ML, которая может учитывать исторические данные временных рядов, а также влияние прогнозируемой скорости ветра и солнечного/облачного покрытия. См. ML Forecasting и Open WeatherMap Agent.

Оптимизация

Дерево активов построенной вами EMS должно теперь выглядеть так, как показано на рисунке 9. Процедуру оптимизации можно настроить в активе оптимизации:

• Финансовый вес (от 0 до 100%). Это указывает на то, оптимизируете ли вы затраты и выбросы углерода. Мы объяснили только гибкие тарифы на финансовые затраты для поставщика, поэтому установите это значение равным 100%. Аналогичным образом, используя тарифы на выбросы углерода (необязательный атрибут актива Поставщика), вы можете оптимизировать выбросы углерода, установив «Финансовый вес» равным 0.
• Размер интервала (интервал, через который оптимизация запускается снова, в часах)
• Оптимизация отключена (вкл/выкл). Этот атрибут можно изменить только в режиме «ИЗМЕНИТЬ», чтобы (временно) отключить оптимизацию.

Теперь вы настроили все для запуска оптимизации. После включения оптимизации оптимизация будет контролировать и планировать все «Уставки мощности» активов, для которых включена «Поддержка импорта» и/или «Поддержка экспорта». Он будет учитывать следующие соображения:- Учитывайте чистую результирующую электроэнергию, поступающую в сеть (экспорт) или из сети (импорт), поскольку разница между экспортными и импортными тарифами влияет на результирующие затраты.

• Принимать во внимание прогнозируемую мощность, как для потребителей, так и для производителей электроэнергии, чтобы спрогнозировать, когда возникнет чистый избыток электроэнергии в сети или чистый дефицит электроэнергии.
• Примите во внимание будущие экспортные тарифы, поскольку предпочтительно заряжать аккумуляторы или транспортные средства во время самых низких экспортных тарифов. В то время вы будете меньше всего зарабатывать на продаже, поэтому лучше запасайте энергию.
• Примите во внимание будущие импортные тарифы, поскольку предпочтительно разряжать аккумуляторы или транспортные средства в период действия самых высоких импортных тарифов. Если вы покупаете электроэнергию, вы будете платить самые высокие тарифы, поэтому лучше используйте накопленную энергию.
• Примите во внимание график уровня энергии вашего автомобиля, а также его минимальный процент уровня энергии и всегда следите за тем, чтобы уровни энергии достигались вовремя.
• Расставьте приоритеты для различных аккумуляторов, в данном случае для статической батареи и вашего автомобиля, исходя из так называемой нормированной стоимости хранения (LCOS). LCOS – это дополнительные затраты на зарядку или разрядку аккумулятора. Он отражает стоимость вашей батареи, разделенную на емкость, умноженную на максимальное количество циклов зарядки, что представляет собой амортизацию. Это можно реализовать, добавив дополнительные атрибуты «Импорт тарифов» и «Экспорт тарифов» к активу «Электромобиль» и аккумулятору. Обратите внимание, что вам следует оставить значение «Импорт тарифа» для вашего автомобиля равным «0», поскольку для вождения вашего автомобиля в любом случае требуется зарядка, и оптимизация не приведет к дополнительным циклам зарядки. Мы не включили это в наше руководство и рекомендуем перед подачей заявки прочитать экспертные статьи.

Рис. 9. Дерево активов вашей EMS слева с выбранным активом «Оптимизация». Обратите внимание, что поставщик электроэнергии не отображается, но его также необходимо добавить (для добавления динамических тарифов)

Экономия финансов и выбросов углекислого газа

Итак, теперь ваша служба скорой помощи работает. Последний пункт, который необходимо объяснить, — это два атрибута «Финансовая экономия» и «Углеродная экономия». Эти два значения отражают ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ экономию, которую вы достигаете благодаря разумной оптимизации использования статической батареи и планированию зарядки вашего автомобиля в наилучшее время. Чтобы узнать свой счет за электроэнергию, вам, конечно, следует посчитать общее количество импортированной энергии, умноженное на импортный тариф, и общее количество экспортированной энергии, умноженное на экспортный тариф...

---

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: OPENREMOTE НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБЫЕ УБЫТКИ, ВОЗНИКШИЕ ИЗ-ЗА НЕЗАКОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕОФИЦИАЛЬНЫХ, НЕ СОГЛАСОВАННЫХ ИЛИ ОДОБРЕННЫХ ПОСТАВЩИКАМИ API

---

Уведомление о лицензии: атрибуция документации OpenRemote