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 فرآیندها 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-روشهای کنترل شبکه ای 16

2-4-3-1-سیستم های SCADA 16

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

2-4-3-3-سیستم مدیریت انرژی EMS 17

2-4-3-4-سیستم مدیریت تولید انرژی GMS 18

2-4-3-5-سیستم مدیریت توزیع انرژی DMS 18

2-4-4 –سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS 19

2-4-4-1-منابع اطلاعات در سیستم GIS 20

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

2-4-5-سیستم اطلاعات مشتری CIS و CRM 21

2-4-6-سیستم اطلاعات انرژی EIS 23

2-4-7-برنامه ریزی منبع انرژی ERP 24

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

2-6-بررسی سیستم های SCADA 25

2-6-1-تاریخچه سیستم های SCADA 26

2-6-2-ساختار سیستم های SCADA 27

2-6-3-عملیات در سیستم های SCADA 28

2-6-4-مزایای استفاده از سیستم های SCADA 29

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 33

3-3-مراحل و روشهای 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 38

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-کاربردمنطق فازیو 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 روشهای 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 49

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

3-17-امکان استفاده از OPC در نرم افزار SCADA 50

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

3-19-استفاده از روشهای 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-فرآیند 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 فرآیند 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 فرآیند 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 فرآیند آزمایشی 71

4-4-6-نصب RTU ها در نرم افزار SCADA 76

4-4-7-بررس عملکرد سیستم کنترل توان 78

4-5-آزمایش اول:بررسی روند مصرف انرژی در روش کنترل ON/OFF 79

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 89

4-7-1-طراحی نرم افزار جهت انجام آزمایش سوم-روش کنترلی PID 89

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 فرآیندهای 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 استفاده از ظرفیت بهینه 110

مراجع 111

چکیده به زبان انگلیسی 115

فهرست جدول ها

صفحه

جدول 4-1-RTU های استفاده شده در فرآیند آزمایشی 65

جدول 4-2-قالب بسته های اطلاعاتی در پروتکل Modbus RTU 69

جدول 4-3-ارسال یک در خواست از Master 70

جدول 4-4-ارسال یک پاسخ از Slave 70

جدول 4-5-لیست تجهیزات استفاده شده در فرآیند آزمایشی مدیریت مصرف انرژی 73

جدول 4-6-تعیین مقدار اوج بار در هر مرحله 86

جدول 5-1-مشخصات 5 فرآیند آزمایشی 105

جدول 5-2-نتایج حاصل از 5 فرآیند آزمایشی 105

فهرست شکل ها

صفحه

شکل 1-1-ساختار کلی سیستم های SCADA 28

شکل 3-1-کاربرد سیستم های SCADA در کنترل اوج بار مصرفی 35

شکل 3-2-افزایش راندمان پمپ های آبرسان با استفاده از سیستم های SCADA 37

شکل 3-3-کاهش هزینه انرژی ماهینه در اثر افزایش راندمان پمپ ها 38

شکل 3-4-کاربرد سیستم های SCADA در کنترل سیستم های روشنایی 40

شکل 3-5-کاربرد سیستم های SCADA در پایش مداوم انرژی 41

شکل 3-6-کاربرد منطق فازی در پیش بینی مقدار مصرف انرژی 45

شکل 3-7-نمودار مقایسه مصرف انرژی در سیستم کنترل Fuzzy وon/off 47

شکل 4-1-یک نمای کلی از یک کوره الکتریکی 59

شکل 4-2-تغییر ولتاژ موثر با تغییر زاویه آتش تریستور ها 62

شکل 4-3-سیستم کنترل توان scr با ورودی آنالوگ 62

شکل 4-4-نحوه ارتباط rtu ها با سرور مرکزی در استاندارد rs485 66

شکل 4-5-دیاگرام سیستم طراحی شده جهت مدیریت مصرف انرژی کوره های الکتریکی 72

شکل 4-6-تصویر تجهیزات نصب شده جهت فر آیند مدیریت مصرف انرژی 76

شکل 4-7-نصب rtu در نرم افزار SpecView 77

شکل 4-8-رابطه بین مقدار DAC و توان خروجی در فرآیند مورد آزمایش 78

شکل 4-9-نمودار فرآیند حرارتی آزمایشی 79

شکل 4-10-پروگرامر طراحی شده در محیط نرم افزاری SpecView 80

شکل 4-11-اضافه کردن نمودار ها در نرم افزار SpecView 82

شکل4-12-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش اول 83

شکل 4-13-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش اول 84

شکل 4-14-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش اول 85

شکل4-15-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش دوم 87

شکل 4-16-نمودار پارامترهای مصرف انرژی در آزمایش دوم 88

شکل 4-17-نمودار پارامترهای دما و انرژی به صورت توام در آزمایش دوم 89

شکل 4-18-پیاده سازی الگوریتم کنترلی PID در نرم افزار SpecView 91

شکل 4-19-کنترلر PID طراحی شده در نرم افزار SpecView 92

شکل4-20-نمودار پارامترهای دما بر حسب زمان در آزمایش سوم 93