Przyszłe systemy elektroenergetyczne wymagają zmiany w podejściu prowadzenia i strukturze sieci z ”pionowej” do ”poziomej”, w której klient odgrywa kluczową rolę. Ponieważ budynki stanowią znaczną agregację zużycia energii, wspólne działanie przyszłej sieci elektroenergetycznej i środowiska zabudowanego jest kluczowe dla osiągnięcia efektywności energetycznej i zrównoważonych celów. To przejście w kierunku tzw. smart grid (SG) wymaga zaawansowanych systemów zarządzania energią w budynku (BEMS – building energy management system), aby sprostać złożonej interakcji między dwoma środowiskami. Publikacja „Smart grid and smart building inter-operation using agent-based particle swarm optimization” proponuje podejście oparte na agentach, celem zoptymalizowania wzajemnego funkcjonowania SG i BEMS. Ponadto technika obliczeniowa inteligencji, tj. Particle Swarm Optimization (PSO) jest zastosowana w celu maksymalizacji komfortu i efektywności energetycznej. Wyniki numeryczne zintegrowanej symulacji pokazują, że eksploatacja budynku może być dynamicznie zmieniana aby wspierać kontrolę napięcia lokalnej sieci energetycznej, bez narażania głównych funkcji budynku, tj. zapewnienia komfortu.
Celem zbadania możliwości i korzyści wynikających z rozproszonej architektury sterowania została ona przetestowana na wirtualnych budynkach wielostrefowych podłączonych do sieci dystrybucji niskiego napięcia. Ponadto, dzięki zastosowanej architekturze oddolnej, informacje są traktowane w sposób hierarchiczny zmniejszając przepływ niepotrzebnych informacji, co jest istotne w przypadku większych systemów.
Zaprezentowana strategia optymalizacji została przedstawiona dla systemów zarządzania energią budynków, których zadaniem jest optymalizacja zarówno energii jak i komfortu w poszczególnych strefach. Dynamiczne podejście PSO zostało porównane w dwóch scenariuszach z różnymi współczynnikami wagowymi, a uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że algorytm PSO oferuje duży potencjał nie tylko dla oszczędności energii i optymalizacji komfortu, ale także dla wspierania napięcia sieci. Wartości współczynników wagowych w poszczególnych scenariuszach dynamicznych zostały zmieniane w oparciu o wykrywanie obecności, a także poziomu napięcia w miejscu przyłączenia. Na podstawie wyników można stwierdzić, że kombinacja rozproszonej inteligencji z innowacyjnymi technikami optymalizacji oferuje nie tylko korzyści dla obu domen, ale także pozwala na ich wzajemne współdziałanie.
Platforma SG-BEMS bazująca na systemach multi agentów (MAS – Multi-Agent Systems) została zaprojektowana w kontekście zrównoważonej sieci niskiego napięcia, a jej funkcje muszą być dalej rozwijane w celu oferowania dodatkowej możliwości regulacji napięcia w układzie niesymetrycznym. W takich systemach, zmiana mocy musi być zróżnicowana w zależności od fazy, w celu wspierania symetrii napięcia/ prądu między fazami. To z kolei wymaga agregacji i kontroli obciążeń podłączonych jednofazowo i urządzeń jednofazowych w budynku. Jednak systemy komfortu w dużych budynkach, np. HVAC są zazwyczaj obciążeniami trójfazowymi, a ich sterowanie powoduje taką samą zmianę poboru na wszystkich fazach. Oznacza to, że jeśli platforma SG-BEMS służy do sterowania tylko obciążeń trójfazowych, to będzie wpływać tylko na składową zgodną napięcia. Prowadzi to do bardzo małych zmian poziomu asymetrii napięcia. Niemniej jednak, zawsze istnieje pewien stopień asymetrii w sieci, ale nie jest to częsty problem, a według normy EN 50160 w pewnych obszarach niezbalansowanie do 3% jest dozwolone.
Proponowany system oraz podejście sterowania wykazały, że z wykorzystaniem podstawowych zasad wzajemnej pracy i funkcjonowania inteligentnych sieci i inteligentnych budynków, system ten może skutecznie poprawiać lokalne profile napięcia, przy jednoczesnym zapewnieniu dopuszczalnych poziomów komfortu w budynkach.
