ככל שהאוכלוסיות העירוניות swell ו- Climate Forces intensify, ערים הופכות למסגרות טכנולוגיות מתוחכמות כדי לדמיין מחדש את תשתיות האנרגיה שלהן.המושג של "עיר חכמה" התפתח מאידיאל עתידני לצורך של היום, במיוחד בתחום ניהול האנרגיה החיוני.מרכז לטרנספורמציה זו הוא שילוב של משאבים מתחדשים - סולפים, רוח, גיאוותרמית, ואנטימיתות, אך ורק בתחום זה יכול לנווט את ההשפעה החברתית הבלתי יעילה, בתוך הגורמת לריכוזית של הטכניקות יעילות.

אנרגיה חכמה City Paradigm

ערים חכמות מוגדרות על ידי השימוש שלהם ב-FLT:0 אינפורמציה וטכנולוגיות תקשורת (ICT) הדורשות פרדיגמה:1Feloil כדי לשפר את יעילות התפעולית ולשתף מידע עם הציבור. בתוך תחום האנרגיה, זה מתורגם לרשתות חכמות, תגובה של ביקוש בזמן אמת 3 חודשים, ודור מבוזר. Renewable אנרגיה ליצור עמוד השדרה של עיר פחמן נמוכה, אך הטבע לסירוגין שלהם וביקוש מרחבי הוא בטוח לחלוטין של אנרגיה נמוכה יותר.

אתגרים מרכזיים ב- Urban Renewable Placement

תוך משיכת משאבי אנרגיה מתחדשים בתוך עיר חכמה, מורכב יותר מבחינה אקספונציאלית מאשר לשבת באזורים כפריים או מבודדים.סביבה העירונית מציגה כמה מגבלות הקשורות זה לזה, אשר יש לתכנן בו זמנית.

אפשרויות ל- Microclimates

(ב) אזורים עירוניים יוצרים מיקרו-קלימים נפרדים (מבנים) צללים שמשתנים לאורך היום, צמצום (FLT:0) solar irradianceFLT:1 עבור לוחות גג.conversely, תופעות אי חום יכולות להגביר מעט את יעילות photovoltaic בכמה תנאים.תבניות רוח מוטעות על ידי בניית אפקטים מתעוררים, הדורשות השפעות מפורטות של LT2, 000 נוזל נוזלי (Firal) מודל של טורברומיאלגיוריבית (D) של אורברומיאלגיונית, כגון: 4GFIS)

המונחים: demand Centers

דור אנרגיה מתחדשת צריך להיות ממוקם באופן אידיאלי קרוב נקודות הצריכה כדי למזער אובדן שידור ולהפחית את הלחץ על הרשת. בעיר חכמה, זה אומר איתור לוחות סולאריים ליד מחוזות מסחריים עם ביקוש גבוה בשעות היום, או הצבת טורבינות רוח קטנות ליד אזורי תעשייה הפועלים סביב השעון.המסחר-off: נדל"ן ראשוני ליד מרכזי הביקוש הוא יקר ולעתים קרובות מיועד לשימושים אחרים (פארקים, רב-מסובכים), אופטימיזציה קרקעית חייב להתמודד סביב השעון: 1.

בסביבה הקרובה של Aesthetic Constraints

ערים כבר צפופות עם תשתיות.הוספת מתקנים מתחדשים יכול להתמודד עם מסדרונות אקולוגיים, ציוני דרך היסטוריים, ואסתטיקה למגורים. חוות סולאריות על קרקע פתוחה עלולות לחדור על חללים ירוקים עירוניים המספקים יתרונות בילוי ומגוון ביולוגי. טורבינות הרוח מציגות רעש ואפקט חזותי, אשר יכול לגרום לניגודיות קהילתית.

שילוב ואחסון

גם עם מיקום אופטימלי של מתחדשים, הערים החכם מעסיק:0intermittancyFLT 3: 1 של השמש והרוח מציב אתגרים ליציבות הרשת.ערים חכמות להעסיק FLT:2 מערכות אחסון אנרגיה (ESS)FLT 3: 3 - סוללות, משאבה הידרואלקטרית, או אחסון תרמי - כדי להחליק שינויים במחסנים אלה הוא תת-פרו-פרופ ': הם חייבים להיות מתואמים עם הדור הבא של 4DIFDIQ, או אחסון אסטרטגי, או , או , או אחסון.

שיקולים כלכליים וכלכליים

עלות הקרקע, היתר, הבנייה והתחזוקה משתנה באופן דרמטי ברחבי העיר.התכניות העילאיות (אשראי מס, תעריפים) עשויים גם ליצור heterogeneity מרחבית.A אופטימיזציה מקיפה חייבת לכלול את FLT:0net הערך הנוכחי (NPV) ve)FLT:1, FLT:2payback periodFLT 3, ו-LT4:4 של פונקציות סביבתיות (R) נועדו לעתים קרובות לתפקודים-Ricial-Fal-Fal-R.

אופטימיזציה רב-אובייקטיבית: מסגרת לסחר-offs

אופטימיזציה מסורתית מתמקדת מטרה אחת (למשל, מזער את העלות) אבל מיקום אנרגיה מתחדשת כרוך לפחות שלושה מטרות מתחרות: מזער את העלות, למקסם את התפוקה אנרגיה, ולהפחית את ההשפעה הסביבתית:0Multi-objective אופטימיזציה (MOO)Building אנרגיה 1 כתובות זה על ידי יצירת סט של FLT:2re-opal SolutionsFLT: 3 - כאשר לא ניתן לשפר את הקריטריונים המתאימים ביותר על בסיס קריטריונים של העיר.

ניסוח מתמטי של בעיית מיקום רב-אובייקטיבי ניתן לבטא כמיניזציה (או מקסימום) וקטור של פונקציות אובייקטיביות בכפוף למגבלות. עבור ישיבה מתחדשת עירונית, מטרות נפוצות כוללות:

  • (ב) ,0) ,העלות הכוללת של אנרגיה (LCOE) 1FLT על פני כל התקנות.
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ) מ-[[1924]]
  • (ב) ,0) ,5 כפל פליטות פחמן 1 ומזהמים אחרים.
  • (ב) ,0) ,השפעת השימוש הקרקעי (הראשונה) (למשל, אזור של אדמה ירוקה).
  • (ב) ,0) ,100 ,100 , 000 , 000 , 000 שקיפות ל מחוץ למחזור).

אלגורית אלגורית אלגורית'מים (Applied to Urban Renewables)

מספר טכניקות חישוביות מותאמות לבעיה העירונית של מיקום מתחדשים.כל אחד יש נקודות חוזק בטיפול סוגים שונים של מגבלות ומרחבי חיפוש.

אלגורית'מים גנטיים (GAs)

[הופנה מהדף] שינוי טבעי, GAs מפתחת אוכלוסייה של פתרונות מיקום מועמדים על דורות מוצלחים.הם יעילים במיוחד לבעיות עם החלטות דיסקרטיות או שילוב (למשל, גגות לבחירה עבור פאנלים סולאריים) AFLT:0multi-objective אלגוריתם גנטי (MO) לינארי FLT:1 כגון:2NSGA-II (לא כולל של 100) יכול להתמודד עם מגבלות גנטיות קטנות של 50 גרם)

Particle Swarm Optimization (PSO)

PSO מדמה את ההתנהגות החברתית של ציפורים נועלות.כל "חלקיק" מייצג פתרון מועמד ועובר דרך חלל החיפוש המושפע ממצבו הידוע ביותר שלו ואת המיקום הידוע ביותר של הנחילה. Multi-objective PSO (MOPSO) הוא לעתים קרובות מהיר יותר מאשר GAs עבור משתנים רצופים רצופים (למשל, זווית אופטימלית של לוחות סולאריים) וניתן לשלב עם LTFtims: לוגיקה עירונית של שטח אחסון גבוה יותר מאשר שילוב של שטח אחסון אווירי של שטח לוגי של שטח של שטח אחסון אווירי (R) ו-אווירה-אווירה-אווירה-אווירה-אווירה-אווירה-פומביאלי, הוא נמצא במרחק של מערכת אחסון גבוה יותר מאשר לוגי של סוללות (DV2, ו-פראלי, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, לבין מיקום לוגי של סוללות, לבין פונקציות של סוללות, לבין פונקציות של סוללות, לבין מיקום דינמי יותר מאשר לוגי, לבין מיקום דינמי יותר מאשר לוגי של מערכת אחסון אווירי-אווירה-פוחיותבמסגרת ל-אווירה, לבין מיקום של מערכת אחסון אווירי, בין היתר, לבין מיקום של סוללות, לבין מיקום של סוללות, לבין מיקום של לוחות סולארי

Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA)

שיטות ה-MCDA (AHP) כמו:0.7.000 (AHP) מעבד MCELREL (AHP) 1FLT:2TOPSISFLT 3, ו- MCEL-4PROMEEFLT:5 משמשים כאשר העדפות אנושיות וגורמים איכותיים (למשל, קבלה סולרית, ערך אסתטי) חייבים לשלב טכניקות אלה כדי לאפשר תוכניות לקביעת משקל, לדוגמה, עבור דרישות של שימוש בעדיפות גבוהה של דרישות של קודר.

Simulated Annealing (SA) ו-Hylow Approaches

(הדגשה של אנליז) אנליזת את תהליך ה-Anealing ב-Motlorgy.It מתכנס לטכניקה גלובלית אופטימלית על ידי כך שהוא מאפשר "uphill" אקראי לנוע מוקדם בהדרגה להפחית את ההסתברות.בעוד פחות נפוץ כמו טכניקת רב-אובייקטיבית עמידה, SA הוא לעתים קרובות היברידית עם GAs או MCDA כדי לחדד חזיתות.

יתרונות מעשיים של גישה רב-אובייקטיבית

אימוץ טכניקות MOO עבור מיקום מתחדשים מניב מספר יתרונות קונקרטיים התומכים ישירות מטרות העיר החכמה.

  • (FLT:0) הקצאת משאבים מובנת: FLT:1 במקום למקסימום מדד אחד (למשל, עלות נמוכה) תוך פגיעה באחר (למשל, הרס שטח ירוק), MOO מבטיחה תיק מאוזן ערים יכול לבחור פתרון שעומד בשני מטרות כלכליות וסביבתיות.
  • (FLT:0) עמידות מחודשת: ⁇ FLT:1 על ידי התבוננות במספר תרחישים מיקום, מתכננים יכולים לזהות תצורה אשר מפחיתה את התלות על נקודה דור אחד, שיפור האמינות הרשת נגד אירועי מזג אוויר קיצוניים או התקפות סייבר.
  • (FLT:0) חיסכון מקיף על מחזור החיים של הפרויקט: ההרחבה 1 (הנמנעת החלטות ישיבה גרועה (למשל הצבת פאנלים סולאריים באזורים מצוללים מאוד) מונעת ביצועים ולהפחית עלויות תחזוקה.חזית פארטה מאפשרת מקבלי ההחלטות לראות את העלות שולית של תועלת סביבתית נוספת, המאפשרת התאמות יעילות.
  • (FLT:0) קבלה קהילתית: 1FLT מודלים רב-אובייקטיביים יכולים לשלב מדדי הון חברתי, כגון הבטחת כי שכונות מוחלשות לקבל נתח הוגן של מתקנים מתחדשים והטבות כלכליות הקשורות להן (יצירה של עבודה, חשבונות חשמל מופחתים).
  • (FLT:0) איכותיות ושכפול:FLT:1 , מסגרות אלגוריתמיות הן מודולריות ומניעה נתונים.לאחר שהעיר מפתחת את המודל שלה, ניתן לעדכן בקלות עם נתונים חדשים של משאבים או שינויים מדיניות, מה שהופך אותו כלי תכנון ירוק אי פעם.

תוצאות חיפוש ויישומים בעולם האמיתי

כמה רשויות עירוניות צופה קדימה כבר יישמו אופטימיזציה רב-אובייקטיביים עבור אנרגיה מתחדשת, מתן שיעורים יקרי ערך.

בסביבה הקרובה של Solar PV Rooftop Placement בברצלונה

יוזמת "מפת הזחל" של ברצלונה השתמשה בגישה רב-ביקורתית GIS המשלבת את הדור ה-FLT:0)LiDAR Data ElementveFLT:1 על גגות בנייה, מודלים של אי-דימנטים סולאריים, ומגבלות מבניות.מטרות כללו מקסימום ייצור של השנה, צמצום עלויות ההתקנה (על ידי תמיכה גדולה יותר, בלתי מאומנת), ושימור מחוזות היסטוריים.

היברידית Wind-Solar Microgrids בסינגפור

סינגפור, עיר-מדינה צפופה, חקרה מיקרו-צמחים מתחדשים היברידיים באיים offshore ומחוזות חדשים.חוקרים השתמשו באלגוריתם של NSGA-IIFLT:1 כדי לייעל את המקומות של טורבינות רוח קטנות ופאנלים סולאריים צפים, איזון מטרות של אנרגיה עצמית, עלות, והשפעה חזותית של העור הקדמי הציע כמה תצורה מעשית; פתרון רוחות נבחרות פחות על פני השטח של 2 ק"מ-עשרים, אפילו על פני השטח של חומרים קלים, 000, 000, 000, 000-אווירה, 000, 000 קיבולת גבוהה יותר, 000, 000, 000 קיבולת אוויריות, 000 קיבולת גבוהה יותר, 000 קיבולת גבוהה יותר, 000 קיבולת אווירית על פני השטח של קיבולת גבוהה יותר, 000 קיבולת אווירית על פני השטח, 000 קיבולת אוויריתים, 000 קיבולת אווירית על פני השטח של קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת גבוהה יותר, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת גבוהה יותר, 000 קיבולת אווירית, 000 קיבולת אווירית, 000

כיוונים עתידיים ואינטגרציה עם מערכות חכמות

[הגבול הבא] כולל את מהירות הרוח, קרינה סולארית וביקוש אנרגיה במרווחים גריפיים - מודל האופטימיזציה יכול להפוך להתאמה אלגוריתמים עתידיים להפיץ חיישנים של IoT - כלומר, הגבלת מהירות רוח, קרינת שמש וביקוש באנרגיה במרווחים גריפיים - מודלים אופטימיזציה יכולים להיות הסתגלותיים.

מגמה נוספת היא שילוב של שטחים מורחבים עם פוטנציאל התקנה גבוה יותר. .1 מסגרות ⁇ 1 לתוך אופטימיזציה היסטורית, מיקום מתחדשים העדיפו אזורים נרחבים עם פוטנציאל התקנה גבוה יותר. מסגרות מרובות objective יכול לכלול במפורש מטרות הממזערות את FLT:2 אנרגיה נטל 3FLT 3 (אחוז ההכנסה על אנרגיה) בכל שכונות, להבטיח כי יתרונות עיר חכמה הם בבירור "ניהול" מדיניות מעבר" הוא בבירור.

מסקנה

אופטימיזציה של משאבי אנרגיה מתחדשת בערים חכמות היא לא בעיה הנדסית פשוטה - זה אתגר סוציו-טכני מורכב הדורש איזון עלות, יעילות, סביבה, ושוויון. גישות חד-משמעיות לא מספיקות לצרכים הרב-מובנים של תכנון עירוני מודרני, אך לא ניתן לאימוץ פתרונות אופטימיזציה רב-כימיים, החל מאלגוריתמים גנטיים וחלקיקים, כדי לבצע ניתוח החלטות מרובות-מסוגרות, אשר יהיו מסוגלים להשיג את הגמישות, כמו גם על-ידי פתרונות אופטיים, אשר יהיו מסוגלים להשיג את המשתנים אלה, אשר יהיו מסוגלים להשיג את המשתנים, אשר יהיו מסוגלים להשיג את המשתנים, כמו גם שיטות טיפוליים, החלים-מחדשניים, החלים, החלים, החלים, החלים, החלים, החלים, החלים-מתקני אבטחה, החל ממערכות טיפול קריטיים, החל ממערכות אופטימיזציה של מערכות יחסים גמישים, החל ממערכות טיפוליים, החל ממערכות טיפול גמישים, אשר ימשיכו לספק, החל ממערכות אופטימיזציה של סוללות, החל ממערכות אופטימיזציה של סוללות, אשר יהיו מסוגלות, אשר יהיו מסוגלות, החל ממערכות אופטימיזציה של סוללות, החלישומים ופתרונות אופטיים, החלישומים גנטיים, אשר יהיו מסוגלות, החל ממערכות טיפוליים, החלישומים ו