ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН, Москва, Россия
V. A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS, Moscow, Russia
ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН, Москва, Россия
V. A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS, Moscow, Russia
ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН, Москва, Россия
V. A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS, Moscow, Russia
ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН, Москва, Россия
V. A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS, Moscow, Russia
Целью работы является исследование проблемы оптимизации энергопотребления и практического применения методов повышения энергоэффективности в жилищном секторе. Оптимизация управления энергоэффективностью позволяет уменьшать расходование энергоресурсов при выполнении различных работ, отопление зданий и т.д. Создание методов оптимизации позволит в короткие сроки снизить платежи за коммунальные услуги, а в целом для отрасли, будет способствовать уменьшению потребления различных ресурсов и улучшению экологического состояния региона. В отличии от других подходов, акцент в данной работе ставится на удобство и простоту, необходимую для использования этой методики населением в домашних хозяйствах. В предложенном комплексном подходе используются методы теории вероятностей, линейного программирования, модели теплообмена. Проведенное исследование подтверждает эффективность полученного решения и может служить основой для создания учебно-исследовательских стендов. Статья состоит из двух частей: в первой части выполнен анализ ведущих работ в этой тематике и определены причины, затрудняющие массовое применение предлагаемых в этих работах решений. Далее предложена и обоснована постановка задачи и сформулирован ряд основных требований к математической модели энергопотребления, необходимых для того, чтобы сконструированную методику можно было применять для оптимизации энергопотребления в домашних хозяйствах. Во второй части на примерах конкретных бытовых электроприборов предлагается математическая модель их функционирования. При исследовании существующих методов оптимизации энергопотребления в домохозяйствах были выявлены проблемы, заключающиеся в сложности применения этих методов на практике и получены рекомендации, позволяющие сформулировать основные принципы построения методики оптимизации, удобной для практического применения. Было показано, что при построении такой методики первичным является вопрос о данных, которые может предоставить пользователь. Был определен минимальный состав входных данных, по которым сконструированы необходимые алгоритмы оптимизации энергопотребления. Так же был предложен ряд алгоритмов определения некоторых входных показателей, которые легко использовать в домашних хозяйствах. Таким образом, общий план исследований в данной работе заключается в следующем:• провести группировку приборов по способу задания функциональных требований;• выяснить приемлемый для пользователя состав и вид входных данных;• определить минимальный набор входных данных для формализации ограничения суммарной потребляемой мощности;• сконструировать алгоритмы оптимизации, работающие с указанными выше входными данными.Важнейшими результатами выполненной работы являются следующие:• разработана методика прогнозирования графика максимальной суммарной мощности потребления.• разработаны методики оптимизации энергопотребления для каждого из выделенных подмножеств бытовых приборов.• выполнено моделирование полученных алгоритмов оптимизации, которое показало их работоспособность, эффективность и возможность их практического применения без какой- либо адаптации.Таким образом, в статье предложено решение задачи оптимизации энергопотребления в жилищном секторе, ориентированное на практическое применение.
The aim of the work is to study the problem of optimizing energy consumption and practical application of methods for improving energy efficiency in the housing sector. Optimization of energy efficiency management allows to reduce the expenditure of energy resources in the performance of various works, heating of buildings, etc. The creation of optimization methods will make it possible to reduce payments for utilities in a short time, and in general for the industry, will help reduce the consumption of various resources and improve the ecological state of the region. Unlike other approaches, the emphasis in this paper is on the convenience and simplicity necessary for using this technique by the population in households. The proposed integrated approach uses methods of probability theory, linear programming, heat exchange models. The conducted research confirms the effectiveness of the solution obtained and can serve as a basis for the creation of training and research stands. The article consists of two parts: the first part analyzes the leading works in this field and identifies the reasons that make it difficult to apply the solutions proposed in these papers. Further, the statement of the problem was proposed and justified, and a number of basic requirements to the mathematical model of energy consumption, necessary for the constructed technique to be used to optimize energy consumption in households, were formulated. In the second part, a mathematical model of their functioning is proposed using examples of specific household electrical appliances. When researching existing methods for optimizing energy consumption in households, problems were identified that were difficult to apply these methods in practice and recommendations were obtained that allowed to formulate the basic principles of constructing an optimization technique that was convenient for practical application. It was shown that when constructing such a technique, the primary question is the data that the user can provide. The minimum composition of input data was determined, according to which the necessary algorithms for optimizing energy consumption were designed. A number of algorithms for determining some input indicators that are easy to use in households have also been proposed. Thus, the general plan of research in this paper is as follows:
• carry out grouping of devices by the way of setting functionalrequirements;• determine the acceptable composition and type of input data forthe user;• define the minimum set of input data for formalizing the limitationof the total power consumption;• design optimization algorithms that work with the input dataspecified above. The most important results of the work performed are the following:• the methodology for forecasting the graph of the maximum totalpower consumption has been developed.• methods for optimizing energy consumption for each of the selected subsets of household appliances have been developed.• the optimization algorithms obtained have been simulated, which showed their operability, efficiency and the possibility of their practical application without any adaptation.Thus, the article proposes the solution of the problem of optimization of energy consumption in the housing sector, oriented to practical application.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.