جامعة شيآن للهندسة المعمارية والتكنولوجيا الصينية تطرح نظامًا لضبط ذروة التدفئة بالطاقة الخضراء، بمعدل استهلاك يومي يتراوح بين 10 و18 ميغاواط

أخبار ar.wedoany.com، استجابةً لمشكلات مثل بطء استجابة أنظمة التدفئة المركزية للتعديلات وعدم توازن درجات حرارة الغرف لدى المستخدمين، اقترح الباحثون نظامًا لضبط ذروة التدفئة المركزية مقترنًا بتوليد الطاقة الخضراء الموزعة. من خلال إدخال نموذج ثنائي العوامل "التكلفة-الراحة" لوصف السلوك المحدود العقلانية للمستخدمين، تم بناء إطار تحسين مزدوج المستوى للتسعير والجدولة بين الشركات والمستخدمين، مما يحقق تحسينًا متزامنًا في استهلاك الطاقة الخضراء وعوائد التدفئة. أظهرت نتائج المحاكاة في إحدى المجمعات السكنية بمدينة شيآن أن متوسط قدرة الاستهلاك اليومي للطاقة الخضراء يتراوح بين 10 و18 ميغاواط، وانخفضت تكاليف تشغيل شركة التدفئة بنسبة 36.5%، بينما ارتفعت نسبة تحقيق درجات الحرارة المستهدفة للمستخدمين من 2.9% إلى 90.3% بشكل كبير.

تُعد التدفئة المركزية بنية تحتية حيوية لضمان معيشة السكان في فصل الشتاء في المدن والبلدات بشمال الصين. ومع ذلك، نظرًا لعوامل مثل طول مسافات نقل شبكات الأنابيب، تعاني أنظمة التدفئة من تأخر زمني كبير في التعديل الهيدروليكي والحراري، مما يؤدي إلى اختلال التوازن الهيدروليكي-الحراري في الأطراف، وبالتالي تكرار مشاكل ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة الغرف، وانخفاض نسبة تحقيق درجات الحرارة المستهدفة، وهدر كبير في الطاقة. لتعزيز قدرات التعديل، أصبحت أنظمة ضبط ذروة التدفئة المركزية تدريجيًا أحد الأشكال الرئيسية للتدفئة في الشمال، حيث يتولى نظام التدفئة المركزية تغطية أحمال التدفئة الأساسية، مع توفير مصادر حرارية سريعة التعديل على جانب الطلب للاستجابة لتقلبات الأحمال.

تعتمد أنظمة ضبط الذروة التقليدية غالبًا على إضافة مصادر حرارية في المجتمعات السكنية أو على جانب الشبكة الثانوية مع تطبيق تحكم موحد. ورغم أنها لعبت دورًا في تخفيف انحرافات التدفئة في الأطراف، إلا أن استراتيجيات التعديل الخاصة بها تستند إلى متوسط احتياجات المجموعة، مما لا يلبي تفضيلات الراحة الحرارية الفردية للمستخدمين. في هذا السياق، تحقق أنظمة ضبط الذروة الموزعة تعديلًا فرديًا من خلال مصادر حرارية على جانب المستخدم واستجابة للطلب، مما يوفر مزايا مثل المرونة العالية وفقدان الحرارة المنخفض. مع الارتفاع الكبير لنسبة الطاقة المتجددة في شبكة الكهرباء، فإن استخدام الطاقة الخضراء في أنظمة ضبط الذروة الموزعة لا يعزز فقط التفاعل العميق بين المباني وشبكة الكهرباء ويزيد من استهلاك الطاقة الخضراء، بل يشجع أيضًا المشاركة العميقة للسكان في استجابة الطلب على شبكة الكهرباء، مما يقلل من تقلباتها. وقد أوضحت الوثائق ذات الصلة على المستوى الوطني في الصين بوضوح دعم دمج الطاقة الخضراء مع أنظمة التدفئة، مع إعطاء الأولوية لاستهلاك الطاقة الخضراء في مجالات غير كهربائية مثل التدفئة.

ومع ذلك، غالبًا ما يتم إضفاء طابع مثالي على سلوك استجابة المستخدمين في الدراسات الحالية على أنه عقلاني تمامًا وقابل للتنفيذ الكامل، متجاهلًا التحيزات المعرفية في عملية اتخاذ القرار الفعلية. لهذا السبب، بنى هذا البحث نموذجًا لاستجابة التدفئة للمستخدمين ذوي العقلانية المحدودة، وطور إطار تحسين مزدوج المستوى لجدولة التدفئة المقترنة بالطاقة الخضراء، مع التحقق من صحته تحت هدف تعظيم العوائد. استنادًا إلى استبيان شمل 171 مستخدمًا في مدينة شيآن، تم قياس تفضيلات أسعار الحرارة والراحة، وتم تقسيم المستخدمين إلى أربع فئات نموذجية باستخدام تجميع K-means، مما يوفر أساسًا لآلية أسعار حرارية متباينة. يعمل النموذج التحسيني مزدوج المستوى مع اعتبار الشركة كقائد والمستخدمين كأتباع، حيث يقوم المستوى العلوي (شركات التدفئة وإمداد الكهرباء) بتحسين سعر وحدة التدفئة وسعر الكهرباء حسب الوقت بشكل مستقل تحت قيود السياسات والسوق، بينما يقوم المستوى السفلي (المستخدمون) بتحسين رضاهم من خلال الموازنة بين سعر الحرارة والراحة، مما يحقق تغذية راجعة ديناميكية بين العرض والطلب وتعديلًا مغلقًا.

أظهرت نتائج المحاكاة أنه بعد تحسين النموذج المقترح، انخفض استهلاك الطاقة غير المتجددة من 39 ميغاواط إلى حوالي 27 ميغاواط، وزادت عوائد الشركات بشكل ملحوظ، حيث ارتفعت عوائد شركات إمداد الكهرباء والتدفئة بنسبة 135% و101% على التوالي، وبلغت نسبة عوائد الطاقة الخضراء 78%. ارتفعت نسبة تحقيق درجات الحرارة المستهدفة للمستخدمين من 2.9% إلى 90.3%، وأصبح النظام قادرًا على توجيه أنواع مختلفة من المستخدمين للمشاركة في التعديل خلال فترات الإنتاج العالي للطاقة الخضراء، مع مراعاة الراحة والقدرة الاقتصادية، مما أدى إلى تحسين العدالة العامة.

أشار فريق البحث إلى أنه في المستقبل، سيتم استكشاف متانة النظام في ظل الظروف الجوية القاسية، ونمذجة سلوك المستخدم عبر الأيام، وسيناريوهات التوسع في ظل آليات السوق المعقدة.