3Di khi sử dụng trong một hệ thống vận hành quản lý nước

3Di khi sử dụng trong một hệ thống vận hành quản lý nước

Cơ quan Quản lý Nước Bắc Hà Lan (HHNK) đang tích cực hướng tới một tương lai xanh bằng việc đặt mục tiêu đạt được trạng thái trung hòa khí hậu vào năm 2025. Để hiện thực hóa mục tiêu này, HHNK đã triển khai nhiều giải pháp như sản xuất bền vững, tiết kiệm năng lượng và đầu tư vào năng lượng tái tạo. Điển hình là dự án công viên năng lượng mặt trời kết hợp hệ thống lưu trữ tại đảo Texel, giúp đảo đạt được trạng thái trung hòa năng lượng từ năm 2020.

Thử thách trong việc quản lý nước

Việc cân bằng cung và cầu điện năng là một bài toán phức tạp, đặc biệt khi nguồn cung chủ yếu dựa vào năng lượng mặt trời. Để giải quyết vấn đề này, HHNK đã đầu tư vào hệ thống pin lưu trữ, tạo ra một lớp đệm linh hoạt trong hệ thống điện. Tuy nhiên, việc tận dụng tối đa tính linh hoạt này đòi hỏi các giải pháp thông minh, giúp điều chỉnh cả nguồn cung và nhu cầu điện năng một cách hiệu quả.

Giải pháp của chúng tôi

Mô hình 3D đã tái hiện một hệ thống nước phức tạp, bao gồm các trạm bơm, nhà máy xử lý và các cấu trúc liên quan. Việc vận hành hệ thống này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như lượng mưa, lượng nước thải và các hoạt động của con người. Nhu cầu năng lượng của hệ thống thay đổi liên tục, tùy thuộc vào tải lượng nước và các điều kiện vận hành. Để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng mặt trời, hệ thống được thiết kế với khả năng điều chỉnh linh hoạt các thông số vận hành.

Nguồn cung cấp điện được lấy từ công viên năng lượng mặt trời và hệ thống pin lưu trữ, với lượng điện thiếu hụt được bổ sung từ lưới điện. Lượng điện được tạo ra từ công viên năng lượng mặt trời thay đổi theo mức độ bức xạ mặt trời và mức độ che phủ của mây, nên không thể kiểm soát hoàn toàn. Hệ thống pin (kích thước tương đương một container biển) có dung lượng lưu trữ 200kW, với khả năng sạc và xả điện ở công suất 40 kW. Tuy nhiên, khi xả điện, hiệu suất bị giảm đến 40%.

Việc cân bằng năng lượng trong quản lý nước là một bài toán tối ưu hóa phức tạp, đòi hỏi tìm kiếm giải pháp tốt nhất dựa trên nhiều yếu tố khác nhau. Phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu sẽ được áp dụng để xác định giải pháp tối ưu, trong đó các mục tiêu và điều kiện ràng buộc được đặt ra rõ ràng:

  1. Mức độ lấp đầy tối đa trong hệ thống cống rãnh.
  2. Mực nước luôn nằm trong giới hạn cho phép của đất thấp có đê bọc.
  3. Mực nước đạt đúng mức mục tiêu tại thời điểm kết thúc quá trình tối ưu hóa.
  4. Giảm thiểu tiêu thụ năng lượng từ lưới điện.
  5. Hạn chế tối đa việc xả pin.
  6. Hạn chế tối đa việc sạc pin.

Trong bài toán này, chúng ta cần một phương pháp linh hoạt, ưu tiên hoàn thành các nhiệm vụ quan trọng nhất trong quản lý nước. Sau khi đảm bảo các yêu cầu cơ bản, hệ thống sẽ tìm cách tận dụng tối đa các nguồn năng lượng tái tạo. Và chúng tôi gọi phương pháp tối ưu hóa này là “lập trình mục tiêu”

Trong trường hợp của LOGiC, bài toán tối ưu hóa có 15 tham số điều khiển, với khoảng thời gian tối ưu hóa kéo dài 2 ngày và bước thời gian là 1 giờ. Điều này tạo ra một số lượng khổng lồ các kết quả có thể xảy ra (chính xác là 1548). Một mô hình tối ưu hóa sẽ được sử dụng để tính toán và chọn ra giải pháp tối ưu nhất từ tất cả các kết quả có thể này.

nelen schuurmans repo 15 1400x933 1

Kết quả

Hệ thống điều khiển thời gian thực LOGiC Texel đã được phát triển để phối hợp nhu cầu năng lượng và nguồn cung cấp điện bền vững. Hệ thống LOGiC tiếp cận vấn đề nước và năng lượng một cách toàn diện, giúp xác định phương pháp điều khiển tối ưu cho các nguồn năng lượng mặt trời tự tạo.

LOGiC sử dụng thông tin hiện tại từ các phép đo, dữ liệu về lượng mưa và mực nước từ bên ngoài, mô phỏng lưu lượng nước thải bằng công cụ 3Di và các thông số điều khiển khác. Hệ thống này xử lý thông tin theo thời gian thực và tự động, đồng thời áp dụng một sơ đồ tối ưu hóa để đưa ra các quyết định phù hợp.

Trong bối cảnh quản lý nguồn nước ngày càng phức tạp, RTC-Tools đã được ứng dụng để tìm ra giải pháp tối ưu. Công cụ này giúp các cơ quan quản lý nước giải quyết các vấn đề xung đột giữa việc sử dụng năng lượng và đảm bảo chất lượng nước, đồng thời có khả năng thích ứng với sự thay đổi của điều kiện môi trường.

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

HotlineZalo OAMessenger