本發(fā)明涉及建筑能量管理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，我國(guó)的建筑能耗占總能耗的比例增加迅速，單位建筑面積能耗較高，基于這一現(xiàn)狀，光伏建筑一體化引起了人們的廣泛關(guān)注。光伏建筑一體化是太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，是光伏技術(shù)在智能建筑中的創(chuàng)新應(yīng)用。目前，與建筑一體化的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是指并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

建筑能量管理系統(tǒng)是建筑系統(tǒng)能量調(diào)控的決策中心，其任務(wù)是對(duì)建筑內(nèi)的能量流動(dòng)進(jìn)行管理和運(yùn)行控制，根據(jù)能源需求、市場(chǎng)信息和運(yùn)行約束等條件做出決策，通過(guò)對(duì)分布式電源設(shè)備和負(fù)荷的靈活調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，通過(guò)信息流調(diào)控能量流，保證建筑系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。建筑光伏能量管理系統(tǒng)包括光伏發(fā)電預(yù)測(cè)模塊，建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊，智能建筑調(diào)度優(yōu)化模塊。

目前新建城市大型建筑中有較高比例安裝了建筑光伏一體化(Building Integrated Photovoltaic，BIPV)發(fā)電系統(tǒng)，BIPV的輸出功率隨季節(jié)、天氣、太陽(yáng)輻照度、溫度等因素變化而變化，輸出功率并不穩(wěn)定，很難根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。其次，電網(wǎng)中負(fù)荷也不是一直不變的，會(huì)隨著時(shí)間、天氣和其他因素不斷變化。這樣，電源與負(fù)荷之間的能量交換就會(huì)變得更為復(fù)雜，就需要有光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)和負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊對(duì)能量分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的能量進(jìn)行優(yōu)化管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法和裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的能量進(jìn)行優(yōu)化管理。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了如下技術(shù)方案：

一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，包括：

根據(jù)光伏逆變器的發(fā)電信息對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果；

根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷信息對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果；

確定系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)；

根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果、優(yōu)化目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行優(yōu)化。

優(yōu)選地，所述根據(jù)光伏逆變器的發(fā)電信息對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果，包括：

根據(jù)光伏逆變器的光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息和未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型；

根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

優(yōu)選地，所述根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷信息對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，包括：

根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息及未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型；

根據(jù)所述建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和優(yōu)化目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行優(yōu)化，包括：

以經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，確定可控電源機(jī)組的啟停狀態(tài)、可平移負(fù)荷的運(yùn)行曲線(xiàn)和儲(chǔ)能裝置的充放電和/或熱量。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和優(yōu)化目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行優(yōu)化，還包括：

以經(jīng)濟(jì)性和舒適度為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，確定可控電源功率出力和可控負(fù)荷功率。

一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制裝置，包括：

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)光伏逆變器的發(fā)電信息對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果；

建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷信息對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果；

優(yōu)化目標(biāo)確定模塊，用于確定系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)；

調(diào)度優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果、優(yōu)化目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行優(yōu)化。

優(yōu)選地，所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模塊包括：

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型建立子模塊，用于根據(jù)光伏逆變器的光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息和未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型；

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)子模塊，用于根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

優(yōu)選地，所述建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊包括：

建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型建立子模塊，用于根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息及未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型；

建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)子模塊，用于根據(jù)所述建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

優(yōu)選地，所述調(diào)度優(yōu)化模塊包括：

第一調(diào)度優(yōu)化子模塊，用于以經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，確定可控電源機(jī)組的啟停狀態(tài)、可平移負(fù)荷的運(yùn)行曲線(xiàn)和儲(chǔ)能裝置的充放電和/或熱量。

優(yōu)選地，所述調(diào)度優(yōu)化模塊還包括：

第二調(diào)度優(yōu)化子模塊，用于以經(jīng)濟(jì)性和舒適度為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，確定可控電源功率出力和可控負(fù)荷功率。

由以上技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法和裝置以光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)和負(fù)荷預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，綜合考慮建筑系統(tǒng)整體的優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種日前優(yōu)化和日內(nèi)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用的整個(gè)建筑是一個(gè)包含建筑光伏的微電網(wǎng)，其中至少包含一個(gè)光伏逆變器，本發(fā)明實(shí)施例的光伏微電網(wǎng)通過(guò)唯一的并離網(wǎng)切換開(kāi)關(guān)與外部電網(wǎng)相連接。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及建筑能量管理系統(tǒng)，光伏陣列，光伏逆變器，建筑負(fù)荷設(shè)備，配電控制柜，并離網(wǎng)切換開(kāi)關(guān)，變壓器，外部電網(wǎng)。光伏陣列通過(guò)光伏逆變器接入配電控制柜，外部電網(wǎng)的電能通過(guò)變壓器接入配電控制柜，配電控制柜與建筑負(fù)荷相連接。建筑光伏能量管理系統(tǒng)包括光伏發(fā)電預(yù)測(cè)模塊，建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊，智能建筑調(diào)度優(yōu)化模塊。

參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量系統(tǒng)運(yùn)行模型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的實(shí)線(xiàn)箭頭代表電力流，虛線(xiàn)箭頭代表熱力流。所述建筑能量系統(tǒng)運(yùn)行模型包括外部電網(wǎng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、燃?xì)忮仩t，儲(chǔ)能單元主要包括電儲(chǔ)能及熱儲(chǔ)能，負(fù)荷單元主要包括電負(fù)荷、熱負(fù)荷及冷負(fù)荷，系統(tǒng)運(yùn)行于并網(wǎng)狀態(tài)。

按照負(fù)荷運(yùn)行特性，又可分為不可調(diào)控負(fù)荷和參與需求側(cè)響應(yīng)的負(fù)荷。對(duì)負(fù)荷的優(yōu)化主要考慮對(duì)象為參與需求側(cè)響應(yīng)的負(fù)荷，根據(jù)建筑系統(tǒng)負(fù)荷的用能特性及實(shí)際情況，將其負(fù)荷分為3類(lèi)，即不可控負(fù)荷，可控負(fù)荷及可平移負(fù)荷。

不可控負(fù)荷，主要包括建筑內(nèi)辦公設(shè)備，電梯設(shè)備等啟動(dòng)具有強(qiáng)制性且負(fù)荷形狀和大小不可改變的負(fù)荷。

可控負(fù)荷，主要指建筑中的功率可調(diào)節(jié)的照明負(fù)荷和空調(diào)負(fù)荷，其能耗大約占到建筑能耗的70％，在滿(mǎn)足室內(nèi)環(huán)境要求的情況下，對(duì)其功率進(jìn)行調(diào)節(jié)可有效的減少系統(tǒng)能耗，提高經(jīng)濟(jì)性。

可平移負(fù)荷，主要指建筑內(nèi)洗衣機(jī)等用電時(shí)間可調(diào)節(jié)的設(shè)備，在不改變其用能特性的基礎(chǔ)上，在用戶(hù)允許的時(shí)間范圍內(nèi)推遲其部分負(fù)荷的啟動(dòng)時(shí)間來(lái)提高系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

所述微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以微型燃?xì)廨啓C(jī)(micro turbine，MT)為原動(dòng)裝置，在提供電能的同時(shí)，可以利用排氣余熱進(jìn)行供熱或制冷，滿(mǎn)足建筑系統(tǒng)的熱負(fù)荷或冷負(fù)荷需求，提高能源的利用效率。其數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式一：

式二：

式三：

式中，Q_MT(t)、P_MT(t)和η_MT(t)分別表示t時(shí)段的微燃機(jī)排氣余熱量、輸出電功率和發(fā)電效率，η_l為散熱損失率，V_MT、C_MT分別為微燃機(jī)在時(shí)段t消耗的天然氣量及燃料成本，LHV_NG為天然氣的低位熱值，P_NG為單位天然氣價(jià)格。

所述燃?xì)忮仩t(gas boiler，GB)配合微燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)滿(mǎn)足建筑系統(tǒng)熱負(fù)荷需求，其數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式四：

Q_GB＝R_GB×η_GB

式五：

式六：

式中：Q_GB(t)、R_GB和η_GB(t)分別表示t時(shí)段的鍋爐輸出熱量值、鍋爐額定供熱量和鍋爐熱效率，V_GB、C_GB為鍋爐在時(shí)段t消耗的天然氣量及燃料成本。

建筑能量管理中儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括電儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能，儲(chǔ)能系統(tǒng)具有電源和負(fù)荷的雙重作用，能夠協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)電源與負(fù)荷之間能量的不均衡，起到削峰填谷的作用，提高系統(tǒng)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。

其中，電儲(chǔ)能的數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式七：

式中：E_ES(t)、E_ES(t-1)分別表示t時(shí)段末和t-1時(shí)段末電儲(chǔ)能的剩余電量，P_{ES_ch}、P_{ES_dis}和η_ch、η_dis分別表示t時(shí)段的充放電功率和充放電效率。

熱儲(chǔ)能的數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式八：

式中：H_HS(t)、H_HS(t-1)分別表示t時(shí)段末和t-1時(shí)段末熱儲(chǔ)能的剩余熱量，Q_{HS_ch}、Q_{HS_dis}和η_ch、η_dis分別表示t時(shí)段的吸放熱功率和吸放熱效率。

參見(jiàn)圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法的流程示意圖，其主要包括以下步驟：

步驟S100：根據(jù)光伏逆變器的發(fā)電信息對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

具體為：根據(jù)光伏逆變器的光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息和未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型；根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

光伏發(fā)功率預(yù)測(cè)分為短期預(yù)測(cè)和超短期預(yù)測(cè)，短期預(yù)測(cè)以1小時(shí)為時(shí)間間隔提前一天預(yù)測(cè)未來(lái)24小時(shí)的光伏功率出力。超短期預(yù)測(cè)以15分鐘為時(shí)間間隔，提前15分鐘預(yù)測(cè)未來(lái)1小時(shí)內(nèi)4個(gè)時(shí)段的光伏功率出力，以此類(lèi)推，進(jìn)行滾動(dòng)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

步驟S200：根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷信息對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

具體為：根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息及未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型；根據(jù)所述建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

負(fù)荷預(yù)測(cè)分為短期預(yù)測(cè)和超短期預(yù)測(cè)，短期預(yù)測(cè)以1小時(shí)為時(shí)間間隔提前一天預(yù)測(cè)未來(lái)24小時(shí)的光伏功率出力。超短期預(yù)測(cè)以15分鐘為時(shí)間間隔，提前15分鐘預(yù)測(cè)未來(lái)1小時(shí)內(nèi)4個(gè)時(shí)段的負(fù)荷功率，以此類(lèi)推，進(jìn)行滾動(dòng)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

在負(fù)荷的短期預(yù)測(cè)中，不考慮可控負(fù)荷功率調(diào)節(jié)，將其作為不可控負(fù)荷處理，即將室內(nèi)環(huán)境參數(shù)假設(shè)為設(shè)定值，不考慮其優(yōu)化過(guò)程，負(fù)荷預(yù)測(cè)值為所有種類(lèi)負(fù)荷功率之和。在負(fù)荷的超短期預(yù)測(cè)中，只考慮對(duì)不可控負(fù)荷預(yù)測(cè)，負(fù)荷預(yù)測(cè)值等于不可控負(fù)荷功率之和。

步驟S300：確定系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)。

其中，所述優(yōu)化目標(biāo)主要包括經(jīng)濟(jì)性和舒適度，所述舒適度包括照明舒適度，熱舒適度和室內(nèi)空氣質(zhì)量舒適度，分別由室內(nèi)照度，室內(nèi)溫度和室內(nèi)CO₂濃度值來(lái)表征。

對(duì)于亮度可調(diào)節(jié)的照明設(shè)備來(lái)說(shuō)，其功率可在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，即室內(nèi)照度隨照明設(shè)備的功率變化而變化，其數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式九：

式中，E表示室內(nèi)照度，n、φ分別表示室內(nèi)光源的個(gè)數(shù)及每個(gè)光源的光通量，U、M為光源的利用系數(shù)和維護(hù)系數(shù)，表示光通量有效利用程度和光損失程度，A表示受照房間的面積。

在考慮空調(diào)能量消耗模型時(shí)將其視為內(nèi)部結(jié)構(gòu)未知的“黑盒子”，建立空調(diào)能耗與室內(nèi)外溫度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式十：

式中,t為優(yōu)化所處的時(shí)間段，T_room(t)、T_out(t)分別表示t時(shí)段末的室內(nèi)溫度和室外溫度，R_eq為房間等效熱阻，M_air、C_p表示室內(nèi)空氣質(zhì)量和空氣比熱，Q(t)表示t時(shí)段空調(diào)系統(tǒng)從室內(nèi)轉(zhuǎn)移的熱量。

室內(nèi)空氣質(zhì)量用室內(nèi)CO₂濃度來(lái)表征，室內(nèi)CO₂濃度在用戶(hù)設(shè)定的允許值范圍內(nèi)變化。要維持室內(nèi)CO₂濃度的穩(wěn)定，需要向室內(nèi)提供一定的新風(fēng)量，室內(nèi)CO₂濃度與新風(fēng)量的數(shù)學(xué)關(guān)系可由下式表示。

式十一：

式中，N(t)、N(t-1)分別表示t時(shí)段末和t-1時(shí)段末的室內(nèi)CO₂濃度值，L表示新風(fēng)量，N_w表示室外空氣中的CO₂濃度，表示室內(nèi)t時(shí)刻內(nèi)CO₂的產(chǎn)生量，V表示房間體積。

新風(fēng)負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型可由下式表示。

式十二：

R＝ρ×L×(h_w-h_n)

式中，R為新風(fēng)負(fù)荷，ρ為空氣密度，h_w、h_n分別表示室外與室內(nèi)空氣焓值，其值可有下式求出：

式十三：

式中，d(t)表示t時(shí)刻空氣中的含濕量。

步驟S400：根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果、優(yōu)化目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)時(shí)間尺度的不同，優(yōu)化策略分為日前優(yōu)化和日內(nèi)優(yōu)化。

所述日前優(yōu)化的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)可由下式表示。

式十四：

式中，C表示優(yōu)化周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)成本，C_F(t)、C_OM(t)、C_SC(t)、C_EX(t)和C_EN(t)分別表示t時(shí)刻燃料成本、運(yùn)行維護(hù)成本、可控機(jī)組啟停成本、與電網(wǎng)交互功率的成本和環(huán)保折算成本。

所述日內(nèi)優(yōu)化的目標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)和舒適度目標(biāo)。其中，經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)可由下式表示。

式十五：

minC(k)＝C_F(k)+C_OM(k)+C_EX(k)+C_EN(k)

照明舒適度指標(biāo)用室內(nèi)照度來(lái)表征，室內(nèi)照度在用戶(hù)設(shè)定的可接受的范圍內(nèi)變化，其可用下式表示。

式十六：

式中：D₁(k)表示第k個(gè)時(shí)間段的照明舒適度，E_SET表示室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)照度，E(k)表示第k個(gè)時(shí)間段室內(nèi)照度值。

熱舒適度用室內(nèi)溫度來(lái)表征，室內(nèi)溫度在用戶(hù)設(shè)定的允許值范圍內(nèi)變化，其可用下式表示。

式十七：

式中：D₂(k)表示第k個(gè)時(shí)間段的溫度舒適度，T_SET表示室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度，T_room(k)表示第k個(gè)時(shí)間段室內(nèi)溫度值。

室內(nèi)空氣質(zhì)量舒適度可用CO₂濃度來(lái)表示，室內(nèi)CO₂濃度在用戶(hù)設(shè)定的允許值范圍內(nèi)變化，其可用下式表示。

式十八：

式中：D₃(k)表示第k個(gè)時(shí)間段的空氣質(zhì)量舒適度，N_SET表示室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)CO₂濃度，N(k)表示第k個(gè)時(shí)間段室內(nèi)CO₂濃度值。

總舒適度目標(biāo)函數(shù)可由下式表示。

式十九：

式中：D(k)＝αD₁(k)+βD₂(k)+γD₃(k)表示第k個(gè)時(shí)間段用戶(hù)的舒適度，其中α，β，γ根據(jù)用戶(hù)自己的偏好設(shè)定，且滿(mǎn)足α+β+γ＝1，本文中取α＝β＝γ，D表示一個(gè)優(yōu)化周期內(nèi)用戶(hù)的總體舒適度。

日內(nèi)優(yōu)化考慮經(jīng)濟(jì)性和舒適度雙重目標(biāo)，采用加權(quán)聚合方法將多目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化求解，其總的優(yōu)化目標(biāo)可由下式表示。

式二十：

minF＝μC+λ(1-μ)(1-D)

式中，μ為用戶(hù)根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定的經(jīng)濟(jì)性和舒適度之間的權(quán)重，λ用于平衡兩個(gè)不同量綱之間的差值。

日前優(yōu)化約束條件包括：

功率平衡約束，其可以由下式表示。

式二十一：

P_L(t)＝P_PV(t)+P_MT(t)+P_ES(t)+P_EX(t)

式中,P_L(t)、P_PV(t)、P_MT(t)、P_ES(t)和P_EX(t)分別為t時(shí)段總電負(fù)荷、光伏功率、微燃機(jī)電功率、電儲(chǔ)能功率及與電網(wǎng)交互功率。

式二十二：

Q_L(t)＝Q_MT(t)+Q_GB(t)+Q_HS(t)

式中，Q_L(t)、Q_MT(t)、Q_GB(t)和Q_HS(t)分別為t時(shí)段總熱負(fù)荷、微燃機(jī)熱功率、鍋爐熱功率和熱儲(chǔ)能功率。

式二十三：

R_L(t)＝R_H(t)+R_E(t)

式中，R_L(t)、R_H(t)和R_E(t)分別為t時(shí)段總冷負(fù)荷、吸收式制冷負(fù)荷和壓縮式制冷的負(fù)荷。

可控機(jī)組輸出功率約束，其可以由下式表示：

式二十四：

P_imin≤P_i(t)≤P_imax

式中：P_i(t)為t時(shí)段可控機(jī)組i的出力，P_imax和P_imin分別為可控機(jī)組i的最大和最小出力。

可控機(jī)組爬坡約束，其可以由下式表示。

式二十五：

式中，分別為可控機(jī)組的爬坡上升率最大值和下降率最大值。

電網(wǎng)交互功率約束，其可以由下式表示。

式二十六：

P_EXmin≤P_EX(t)≤P_EXmax

式中：P_EX(t)表示t時(shí)段與外網(wǎng)的交換功率，大于零時(shí)表示向外網(wǎng)購(gòu)電，P_EXmin為與外網(wǎng)交互功率下限，其絕對(duì)值表示向外網(wǎng)售電功率上限，P_EXmax為向外網(wǎng)購(gòu)電功率上限。

儲(chǔ)能單元約束，其可以由下式表示。

式二十七：

P_ESmin≤P_ES(t)≤P_ESmax

式二十八：

Q_HSmin≤Q_HS(t)≤Q_HSmax

式二十九：

E_ESmin≤E_ES(t)≤E_ESmax

式三十：

H_HSmin≤H_HS(t)≤H_HSmax

可平移負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)間約束，可以由下式表示：

式三十一：

t_dmin≤t_d≤t_dmax

式中，t_d為可平移負(fù)荷的啟動(dòng)時(shí)式中，t_d為可平移負(fù)荷的啟動(dòng)時(shí)間，t_dmin為設(shè)定的的最早啟動(dòng)時(shí)間，t_dmax為設(shè)定的最晚啟動(dòng)時(shí)間。

可平移負(fù)荷平移量約束，可以由下式表示：

式三十二：

x_t→t'≥0

式三十三：

式中，x_t表示優(yōu)化前t時(shí)刻可平移負(fù)荷單元數(shù)量，x_t→t'表示由t時(shí)刻平移到t'時(shí)刻的可平移負(fù)荷單元數(shù)量。

所述約束條件中，日內(nèi)優(yōu)化的約束條件除了包含功率平衡及可控機(jī)組功率約束、爬坡約束等常規(guī)約束外，還包括室內(nèi)環(huán)境約束。

其中，室內(nèi)照度約束可用下式表示。

式三十四：

E_min≤E(k)≤E_max

式中：E_min和E_max分別表示室內(nèi)照度的最大值與最小值。

室內(nèi)溫度約束可用下式表示。

式三十五：

T_roommin≤T_room(t)≤T_roommax

式中：T_roommin和T_roommax分別為室內(nèi)溫度的最大值與最小值。

室內(nèi)CO₂濃度約束可用下式表示：

式三十六：

N_min≤N(t)≤N_max

式中：N_min和N_max分別為室內(nèi)CO₂濃度的最大值與最小值。

參見(jiàn)圖3，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種日前優(yōu)化和日內(nèi)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，日前優(yōu)化根據(jù)日前光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果及建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合分時(shí)電價(jià)以1小時(shí)的時(shí)間間隔對(duì)可控電源、儲(chǔ)能及可平移負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化，以經(jīng)濟(jì)性為單一優(yōu)化目標(biāo)，確定可控電源機(jī)組的啟停狀態(tài)、可平移負(fù)荷的運(yùn)行曲線(xiàn)及儲(chǔ)能裝置的充放電/熱量。在這一階段優(yōu)化中，不考慮可控負(fù)荷功率調(diào)節(jié)，將其作為不可控負(fù)荷處理，此階段優(yōu)化可等效為混合整數(shù)線(xiàn)性規(guī)劃。

日內(nèi)優(yōu)化以日前優(yōu)化結(jié)果為基礎(chǔ)，以15分鐘為一個(gè)控制時(shí)段，提前15分鐘預(yù)測(cè)未來(lái)1小時(shí)內(nèi)4個(gè)時(shí)段的功率，假設(shè)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)為k，在該時(shí)段預(yù)測(cè)[k+1,k+4]時(shí)段的預(yù)測(cè)值，以綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和舒適度的多重目標(biāo)函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)[k+1,k+4]時(shí)段可控電源及可控負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化，但僅確定[k+1]時(shí)段的可控電源功率出力及可控負(fù)荷功率，以此類(lèi)推滾動(dòng)優(yōu)化。在這一階段可控電源的啟停計(jì)劃、可平移負(fù)荷的功率曲線(xiàn)及儲(chǔ)能的充放電/熱狀態(tài)采用日前優(yōu)化的結(jié)果，在這一階段不進(jìn)行優(yōu)化，此階段優(yōu)化可等效為非線(xiàn)性多目標(biāo)優(yōu)化。

由以上技術(shù)方案可知，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，以光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果及室外溫度的短期預(yù)測(cè)及超短期預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，綜合考慮建筑系統(tǒng)整體的經(jīng)濟(jì)性及用戶(hù)的室內(nèi)環(huán)境舒適度，從日前和日內(nèi)兩個(gè)時(shí)間尺度對(duì)系統(tǒng)內(nèi)可控分布式電源、各類(lèi)型負(fù)荷及儲(chǔ)能裝置進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)源-荷-儲(chǔ)三類(lèi)資源的協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行。采用多時(shí)間尺度優(yōu)化方法，在日前優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行日內(nèi)優(yōu)化，保證了優(yōu)化的實(shí)時(shí)有效性，通過(guò)將經(jīng)濟(jì)性與舒適度相結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化，用戶(hù)可以根據(jù)需要設(shè)定權(quán)重，在基本不影響用戶(hù)舒適度的前提下提高經(jīng)濟(jì)性，在提高了建筑系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)平衡了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化舒適度之間的關(guān)系。

與上述方法實(shí)施例相似，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制裝置。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種建筑能量管理系統(tǒng)優(yōu)化控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括：

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模塊100，用于根據(jù)光伏逆變器的發(fā)電信息對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊200，用于根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷信息對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

優(yōu)化目標(biāo)確定模塊300，用于確定系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)。

調(diào)度優(yōu)化模塊400，用于根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果、優(yōu)化目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的能量流進(jìn)行優(yōu)化。

在本發(fā)明一種可選實(shí)施例中，所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模塊100包括：

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型建立子模塊，用于根據(jù)光伏逆變器的光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息和未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型；

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)子模塊，用于根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

在本發(fā)明一種可選實(shí)施例中，所述建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊200包括：

建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型建立子模塊，用于根據(jù)配電控制柜的建筑負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)、歷史天氣預(yù)報(bào)信息及未來(lái)日氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)建立建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型；

建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)子模塊，用于根據(jù)所述建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)模型對(duì)建筑負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

在本發(fā)明一種可選實(shí)施例中，所述調(diào)度優(yōu)化模塊400包括：

第一調(diào)度優(yōu)化子模塊，用于以經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，確定可控電源機(jī)組的啟停狀態(tài)、可平移負(fù)荷的運(yùn)行曲線(xiàn)和儲(chǔ)能裝置的充放電和/或熱量。

在本發(fā)明一種可選實(shí)施例中，所述調(diào)度優(yōu)化模塊400還包括：

第二調(diào)度優(yōu)化子模塊，用于以經(jīng)濟(jì)性和舒適度為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)所述光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、建筑負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，確定可控電源功率出力和可控負(fù)荷功率。

上述裝置實(shí)施例可方法實(shí)施例相似，裝置實(shí)施例中的詳細(xì)內(nèi)容可以參見(jiàn)方法實(shí)施例中的描述，為了節(jié)約篇幅，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。