محاكاة ونمذجة التحكم في استخدام الكهرباء ومراقبته النظام باستخدام كلام الأشياء
الشريط الجانبي للمقالة
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
تنمو تكنولوجيا الطاقة المتجددة بسرعة وخصوصا نظام الطاقة الكهروضوئية (PV) لتحريك توليد الكهرباء التقليدية وتوزيعها نحو الشبكة الذكية. ومع ذلك ، على غرار فاتورة الكهرباء الشهرية ، لا يمكن لمنتجي الطاقة الكهروضوئية مراقبة توليد الطاقة الكهروضوئية إلا مرة واحدة في الشهر. وقد يؤدي أي خلل في مكونات النظام الكهروضوئية إلى تقليل أداء النظام دون إشعار. وبالتالي ، فإن تطوير نظام مراقبة في الوقت الحقيقي لإنتاج الطاقة الكهروضوئية أمر بالغ الأهمية للكشف المبكر. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم أيضًا مراقبة استهلاك الكهرباء بشكل متكرر لزيادة الوعي بتوفير الطاقة بين المستهلكين. ويستخدم على نطاق واسع نظام مراقبة الإنترنت من الأشياء (IoT) والتحكم فيه. ومع ذلك ، فإن تنفيذ نظام الشبكة الذكية الفعلي مرتفع التكلفة. وبالتالي ، فإن محاكاة ونمذجة النظام مهمة لمعرفة قدرة النظام الفعلي قبل استخدامه. ونظرًا لأن الشبكة الذكية ومكوناتها عادةً ما يتم تصميمها باستخدام MATLAB / Simulink ، فإن الاتصال بين MATLAB / Simulink ومنصة إنترنت الأشياء مثل ThingSpeak وتطبيق الهاتف المحمول أمر بالغ الأهمية لاستكشافه لاكتساب فهم أفضل لميزات الشبكة الذكية. ولتحقيق الأهداف ، هناك خمس خطوات رئيسية وهي محاكاة النظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة (PV) لتوليد البيانات المراد مراقبتها والتحكم فيها باستخدام برنامج HOMER ، ثم تطوير المراقبة على ThingSpeak وتطبيق الهاتف المحمول باستخدام MIT App Inventor 2. بعد ذلك ، تم تطوير نظام التحكم على تطبيق الهاتف المحمول وإعداد الاتصال الخاص بكيفية نقل البيانات بين جميع البرامج. تظهر النتائج أنه يمكن مراقبة جميع المعلمات المحذوفة في الوقت الفعلي بنجاح. يمكن استخدام تطبيق الهاتف المحمول المطور للتحكم في MATLAB / Simulink في وضعين. أثناء الوضع التلقائي ، يتحكم ThingSpeak في MATLAB / Simulink عن طريق إعطاء إشارة صفرية (OFF) إذا كان طلب الحمل أقل من الطاقة التي تولدها PV وإشارة واحدة (ON) إذا كان طلب الحمل أكبر من الطاقة الكهروضوئية. وأثناء الوضع اليدوي ، يمكن للمستهلك إرسال إشارة ON أو OFF إلى MATLAB / Simulink عبر تطبيق الهاتف المحمول دون قيد أو شرط. من المأمول أن يجلب النظام المقترح العديد من الفوائد في نمذجة نظام شبكة ذكية كامل في MATLAB / Simulink.
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
المراجع
Agency IE. 2020. https://www.iea.org/
Jamasb T, Nepal R, Timilsina GR. A Quarter Century Effort Yet to Come of Age: A Survey of Electricity Sector Reform in Developing Countries. The Energy Journal. 2017;38(3),195–234. https://doi.org/10.5547/01956574.38.3.tjam
Asaad M, Ahmad F, Alam, MS, Sarfraz M. Smart grid and Indian experience: A review. 2019. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2019.101499
Dileep G. A survey on smart grid technologies and applications. Renewable Energy. 2020;146,2589–2625. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.08.092
AbdelHady R. Modeling and simulation of a micro grid-connected solar PV system. Water Science. 2017;31(1), 1–10. https://doi.org/10.1016/j.wsj.2017.04.001
Jansen G, Dehouche Z, Bonser, R, Corrigan H. Validation of autonomous renewable energy hybrid wind/photovoltaic/RHFC prototype for the cell tower industry using MATLAB/Simulink. Materials Today: Proceedings. 2019;10,408–418. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.03.004
Kabalci Y, Kabalci E. Modeling and analysis of a smart grid monitoring system for renewable energy sources. Solar Energy. 2017;153, 262–275. https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.05.063
Kolhe ML, Rasul MJMA. 3-Phase grid-connected building integrated photovoltaic system with reactive power control capability. Renewable Energy. 2020;154,1065–1075. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.03.075
Ortiz L, Orizondo R, Águila A, González JW, López GJ, Isaac I. Hybrid AC/DC microgrid test system simulation: grid-connected mode. Heliyon. 20195;12. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02862
Thingspeak @ www.Mathworks.Com. (n.d.). https://www.mathworks.com/products/thingspeak.html
Bagdadee AH, Hoque MZ, Zhang L. IoT Based Wireless Sensor Network for Power Quality Control in Smart Grid. Procedia Computer Science. 2020;167,1148–1160. https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.03.417
Deshmukh MNS, Bhuyar PDL, Jadhav P AT. Review on IoT Based Smart Solar Photovoltaic Plant Remote Monitoring and Control Unit. 2018;3(3), 6–10.
Rokonuzzaman M, Shakeri M, Hamid FA, Mishu MK, Pasupuleti J, Rahman KS, Tiong SK, Amin N. Iot-enabled high efficiency smart solar charge controller with maximum power point tracking—design, hardware implementation and performance testing. Electronics (Switzerland). 2020;9(8), 1–16. https://doi.org/10.3390/electronics9081267
Shun WG, Muda WMW, Hassan WHW, Annuar AZ. Wireless Sensor Network for Temperature and Humidity Monitoring Systems Based on NodeMCU ESP8266. In Communications in Computer and Information Science. 2020;1132. https://doi.org/10.1007/978-981-15-2693-0_19
Forcan M, Maksimović M. Cloud-Fog-based approach for Smart Grid monitoring. Simulation Modelling Practice and Theory. 2020;101. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2019.101988
SEDA. Feed-in tariff (FiT) in Malaysia. Draft Prepared Specifically for Distribution at a PESD Seminar: “The Experience of Independent Power Producers in Developing Countries”:Stanford University, June 2-3,2005. 2012
Majeed Butt O, Zulqarnain M, Majeed Butt T. Recent advancement in smart grid technology: Future prospects in the electrical power network. In Ain Shams Engineering Journal. Ain Shams University. 2020. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.05.004
Kusch-Brandt. Urban Renewable Energy on the Upswing: A Spotlight on Renewable Energy in Cities in REN21’s “Renewables 2019 Global Status Report.” 2019;8(3). https://doi.org/10.3390/resources8030139
Ramakrishna S, Singh SN. Monitoring system for photovoltaic plants : A review. 2017;67,1180–1207. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.088
Truong P, Tsai H, Hien T. A wireless visualization monitoring , evaluation system for commercial photovoltaic modules solely in MATLAB / Simulink environment. Solar Energy. 2016;140,1–11. https://doi.org/10.1016/j.solener.2016.10.043
Li T, Ren J, Tang X. Secure Wireless Monitoring and Control Systems for Smart Grid and Smart Home. 2012;66–73.
Sibiya CA, Kusakana K, Numbi BP. TRU Energy Monitoring for Potential Cost Saving in Electricity Bills for Cathodic Protection Units : South African Case. 2020;1–6.
Fortes F, Fialho V. Smart Energy Meter for Iot Applications:September 2019. 2020. https://doi.org/10.35940/ijitee.K2168.0981119
Alduailij MA, Petri I, Rana O, & Alduailij MA. Forecasting peak energy demand for smart buildings. The Journal of Supercomputing. 2020. https://doi.org/10.1007/s11227-020-03540-3
Hua D, Huang F, Wang L, Chen W. Simultaneous disaggregation of multiple appliances based on non-intrusive load monitoring. Electric Power Systems Research. 2021;106887. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106887
Prabowo AS, Sudjoko RI. The electrical energy usage of monitoring system at real-time using IoT as the primary policy of energy efficiency. 2020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/909/1/012009
Salisu A, Bugaje A, Loko AZ. IOT Based Household Electricity Energy Monitoring and Control. FUDMA Journal of Sciences. 2020;4(4),77–84.
Kusakana K. Energy monitoring for potential cost saving in electricity bills energy monitoring for potential cost saving in electricity bills in a microbrewery in South Africa. 2020.
Manzoor S, Iqbal T. IoT based Renewable Energy Management and monitoring system for the Frist Passive House in Newfoundland. 2020.
Tavarov SS, Sidorov AI, Kalegina YV. Model and Algorithm of Electricity Consumption Management for Household Consumers in the Republic of Tajikistan. Mathematical Modelling of Engineering Problems. 2020;7(4),520–526.
Selladurai R, Baranilingesan I. Implementation of IOT Based Smart Energy Management System in College Campus Implementation of IOT Based Smart Energy Management System in College Campus. 2020.
Ashok A, Hahn A, Govindarasu M. Cyber-physical security of wide-area monitoring, protection and control in a smart grid environment. Journal of Advanced Research, 2014;5(4),481–489. https://doi.org/10.1016/j.jare.2013.12.005
Talaat M, Alsayyari AS, Alblawi A, Hatata AY. Hybrid-cloud-based data processing for power system monitoring in smart grids. In Sustainable Cities and Society. Elsevier Ltd. 2020;55. https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102049
Bhagyashree M, Tapakire A, Patil MM. IoT based Smart Agriculture using Thingspeak. International Journal of Engineering Research and Technology (IJERT). 2019;8(12),270–274.
Sorongan E, Hidayati Q, Priyono K. ThingSpeak sebagai Sistem Monitoring Tangki SPBU Berbasis Internet of Things. 2018;3(2), 219–224. https://doi.org/10.31544/jtera.v3.i2.2018.219-224
Pasha S. Thingspeak Based Sensing and Monitoring System for IoT with Matlab Analysis. 2016;6,19–23.
Kyawt K, Khaing K. Temperature and Humidity Monitoring and Control System with Thing Speak Abstract. 2019;2(5),6–11.
Deekshath R, Dharanya P, Kabadia D, Dinakaran D. IoT Based Environmental Monitoring System using Arduino UNO and Thingspeak. 2018;4(9),68–75.
Dabbakuti JRKK, Ch B. Ionospheric monitoring system based on the Internet of Things with ThingSpeak. Astrophys Space Sci. 2019;1–7. https://doi.org/10.1007/s10509-019-3630-0
Hussain JS. Smart Surveillance System using Thing Speak and Raspberry Pi. 2015;September. https://doi.org/10.17148/IJARCCE.2015.4749
Amirul M, Razali A, Kassim M, Sulaiman NA, Saaidin S. A ThingSpeak IoT on Real Time Room Condition Monitoring System. 2020;206–211.
Raju L, Gokulakrishnan S, Muthukumar, Pr R, Jagannathan S, Morais AA. IOT based Autonomous Demand Side Management of a Micro-Grid using Arduino and Multi Agent System. 2017;44–49.
Papadakis S, Kalogiannakis M, Orfanakis V, Zaranis N. The appropriateness of scratch and app inventor as educational environments for teaching introductory programming in primary and secondary education. International Journal of Web-Based Learning and Teaching Technologies. 2017;12(4), 58–77. https://doi.org/10.4018/IJWLTT.2017100106
Kowalczyk R, Turczyński Ł, Żyła K. Comparison of App Inventor 2 and Java in Creating Personal Applications for Android on Example of a Notepad. Advances in Science and Technology Research Journal. 2016;10(31),247–254. https://doi.org/10.12913/22998624/64058
Pokress SC, Veiga JJD. MIT App Inventor: Enabling Personal Mobile Computing. October 2013;2–5.
HOMER Pro - Microgrid Software for Designing Optimized Hybrid Microgrids. (n.d.).