一种建筑综合能源系统的能量管理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种建筑综合能源系统的能量管理方法及系统，属于能源管理领域，能量管理方法包括：基于人员移动参数及建筑信息，采用马尔可夫链进行离散随机过程模拟，确定人员移动模型；基于人员动作参数、环境信息及人员移动模型确定人员动作模型；基于人员移动模型、人员动作模型及建筑物信息，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、用能满意度及环境满意度；以用能满意度与环境满意度之和最大为目标建立满意度模型，并求解得到建筑物内的冷负荷需求量；基于建筑物内的冷负荷需求量，以综合能源系统的综合成本最低为目标建立能源管理模型，并求解得到建筑物内各综合能源设备的出力，提高了能源利用率。提高了能源利用率。提高了能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑综合能源系统的能量管理方法及系统


[0001]本专利技术涉及能源管理领域，特别是涉及一种计及需求响应的建筑综合能源系统的能量管理方法及系统。

技术介绍

[0002]随着世界范围内化石能源的快速消耗及其对环境和气候的影响日益严重，对能源进行综合管理和优化得到了快速发展和广泛利用。综合能源系统在不同类型能源系统交互的机制下，作为缓解环境问题和能源危机的途径己经普遍得到全世界的认可。在全球总能耗中建筑用能不可忽视，建筑楼宇的多种能源需求不断增长；同时建筑功能的多元化发展使建筑内各种用能设备之间的联系越来越紧密，因此对建筑级区域综合能源系统也提出了综合化、系统化的能源管理需求。
[0003]光伏系统、冷热电联供系统、蓄电池和热能储存系统等技术已被用于各种类型的建筑楼宇。这些集成在建筑物中的能源系统与包括空调系统、热水供应系统、照明系统及办公设备的建筑能耗系统共同组成了建筑级综合能源系统。
[0004]建筑级区域综合能源系统与其他综合能源系统相比具有其特殊性。一方面，具有能源结构不合理、易增大电网侧负荷峰谷差的特点；另一方面，建筑楼宇内的用能设备灵活多样，具有巨大的节能潜力。其中人行为对建筑能耗具有十分显著的影响，也是造成建筑能耗不确定性的关键因素。已有相关研究致力于通过实测建立事件或环境相关的人行为模型，但是在能耗模拟中因为人员行为差异造成不同建筑能耗估计，简单固定作息方式不能灵活、准确地刻画人员行为。因此人行为在综合能源系统研究中还需要进一步发展，以提高能源利用率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种建筑综合能源系统的能量管理方法及系统，可提高能源利用率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种建筑综合能源系统的能量管理方法，所述建筑综合能源系统包括多个综合能源设备，多个综合能源设备包括产能设备、储能设备、燃气锅炉及制冷设备，所述建筑综合能源系统的能量管理方法包括：
[0008]获取设定时段内建筑物内的人员信息、建筑信息及环境信息；所述人员信息包括人员移动参数及人员动作参数；所述人员移动参数包括各人员所在房间停留比例和停留时间；所述人员动作参数包括各人员开关窗户、开关制冷设备的频率；
[0009]基于所述人员移动参数及所述建筑信息，采用马尔可夫链进行离散随机过程模拟，确定人员移动模型；所述人员移动模型包括所述建筑物每个房间内全年各时刻的人数；
[0010]基于所述人员动作参数、所述环境信息及所述人员移动模型，确定人员动作模型；所述人员动作模型包括所述建筑物每个房间内全年各时刻人员操控制冷设备的概率；
[0011]基于所述人员移动模型、所述人员动作模型及所述建筑物信息，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、用能满意度及环境满意度；
[0012]以调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率与所述用能满意度的乘积，以及调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率与环境满意度的乘积之和最大为目标，以建筑物内各制冷设备的功率上下限、建筑物室内温度上下限、用能满意度上下限及环境满意度上下限为约束，建立满意度模型；
[0013]对所述满意度模型求解，以确定所述建筑物内的冷负荷需求量；
[0014]基于所述建筑物内的冷负荷需求量，以综合能源系统的综合成本最低为目标，以建筑物内各综合能能源设备的功率上下限为约束，建立能源管理模型；
[0015]对所述能源管理模型求解，以确定所述建筑物内各综合能源设备的出力。
[0016]可选地，基于所述人员移动模型、所述人员动作模型及所述建筑物信息，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、用能满意度及环境满意度，具体包括：
[0017]基于所述人员移动模型及所述人员动作模型，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、调度周期内各时刻人员需求响应前的用能费用及调度周期内的平均用能费用；
[0018]根据所述调度周期内各时刻人员需求响应前的用能费用及所述调度周期内的平均用能费用，确定用能满意度；
[0019]基于所述人员移动模型及所述人员动作模型，根据所述建筑物信息，确定调度周期内各时刻的建筑室温；所述建筑信息包括外墙的传热系数、外窗的传热系数、外墙的面积、外窗的面积、外墙的数量、外窗的数量、外墙的吸收系数、外墙的热阻、外窗的透射系数、外窗的遮光系数、建筑内热密度、单位热容量和空气量；
[0020]根据所述调度周期内各时刻的建筑室温，确定调度周期内各时刻的温度偏移值；
[0021]根据所述调度周期内各时刻的温度偏移值，确定环境满意度。
[0022]可选地，所述用能费用包括用电费用及用气费用；所述平均用能费用包括平均用电费用及平均用气费用；
[0023]采用以下公式，确定用能满意度：
[0024][0025]其中，C2为用能满意度，T为调度周期，为t时刻不受电价影响的用电费用，为t时刻不受气价影响的用气费用，为调度周期内t时刻人员需求响应前的用电费用，为调度周期内t时刻人员需求响应前的用气费用，为调度周期内的平均用电费用，为调度周期内的平均用气费用。
[0026]可选地，采用以下公式，确定调度周期内t时刻的温度偏移值：
[0027][0028]其中，d
t
为调度周期内t时刻的温度偏移值，T
in,t
为调度周期内t时刻的建筑室温，T
coin
为预设最舒适温度，T
in,max
为建筑室温最大值，T
in,min
为建筑室温最小值。
[0029]可选地，采用以下公式，确定环境满意度：
[0030][0031]其中，C1为环境满意度，T为调度周期，d
t
为t时刻的温度偏移值。
[0032]可选地，所述满意度模型的目标函数为：
[0033]maxR＝α'C1(Q
′
t
)+β'C2(Q
′
t
)；
[0034]其中，R为满意度模型的目标函数值，α'为环境满意度权值，β'为用能满意度权值，α'+β'＝1，C1为环境满意度，C2为用能满意度，Q
′
t
为调度周期内t时刻建筑物内制冷设备的总用电功率。
[0035]可选地，所述能源管理模型的目标函数为：
[0036][0037]其中，f为能源管理模型的目标函数值，C
cost,t
为t时刻综合能源系统的综合成本，为t时刻的购电成本，为t时刻的购气成本，C
OM,t
为t时刻综合能源系统的运维成本，C
P,t
为t时刻的环境成本。
[0038]可选地，所述产能设备包括光伏发电设备、燃气轮机及余热锅炉，所述储能设备包括电储能设备及储热罐，所述制冷设备包括空调及制冷机；
[0039]所述能源管理模型的约束条件包括：外部网络交换约束、光伏发电设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑综合能源系统的能量管理方法，所述建筑综合能源系统包括多个综合能源设备，多个综合能源设备包括产能设备、储能设备、燃气锅炉及制冷设备，其特征在于，所述建筑综合能源系统的能量管理方法包括：获取设定时段内建筑物内的人员信息、建筑信息及环境信息；所述人员信息包括人员移动参数及人员动作参数；所述人员移动参数包括各人员所在房间停留比例和停留时间；所述人员动作参数包括各人员开关窗户、开关制冷设备的频率；基于所述人员移动参数及所述建筑信息，采用马尔可夫链进行离散随机过程模拟，确定人员移动模型；所述人员移动模型包括所述建筑物每个房间内全年各时刻的人数；基于所述人员动作参数、所述环境信息及所述人员移动模型，确定人员动作模型；所述人员动作模型包括所述建筑物每个房间内全年各时刻人员操控制冷设备的概率；基于所述人员移动模型、所述人员动作模型及所述建筑物信息，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、用能满意度及环境满意度；以调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率与所述用能满意度的乘积，以及调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率与环境满意度的乘积之和最大为目标，以建筑物内各制冷设备的功率上下限、建筑物室内温度上下限、用能满意度上下限及环境满意度上下限为约束，建立满意度模型；对所述满意度模型求解，以确定所述建筑物内的冷负荷需求量；基于所述建筑物内的冷负荷需求量，以综合能源系统的综合成本最低为目标，以建筑物内各综合能能源设备的功率上下限为约束，建立能源管理模型；对所述能源管理模型求解，以确定所述建筑物内各综合能源设备的出力。2.根据权利要求1所述的建筑综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，基于所述人员移动模型、所述人员动作模型及所述建筑物信息，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、用能满意度及环境满意度，具体包括：基于所述人员移动模型及所述人员动作模型，确定调度周期内各时刻建筑物内制冷设备的总用电功率、调度周期内各时刻人员需求响应前的用能费用及调度周期内的平均用能费用；根据所述调度周期内各时刻人员需求响应前的用能费用及所述调度周期内的平均用能费用，确定用能满意度；基于所述人员移动模型及所述人员动作模型，根据所述建筑物信息，确定调度周期内各时刻的建筑室温；所述建筑信息包括外墙的传热系数、外窗的传热系数、外墙的面积、外窗的面积、外墙的数量、外窗的数量、外墙的吸收系数、外墙的热阻、外窗的透射系数、外窗的遮光系数、建筑内热密度、单位热容量和空气量；根据所述调度周期内各时刻的建筑室温，确定调度周期内各时刻的温度偏移值；根据所述调度周期内各时刻的温度偏移值，确定环境满意度。3.根据权利要求2所述的建筑综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，所述用能费用包括用电费用及用气费用；所述平均用能费用包括平均用电费用及平均用气费用；采用以下公式，确定用能满意度：
其中，C2为用能满意度，T为调度周期，为t时刻不受电价影响的用电费用，为t时刻不受气价影响的用气费用，为调度周期内t时刻人员需求响应前的用电费用，为调度周期内t时刻人员需求响应前的用气费用，为调度周期内的平均用电费用，为调度周期内的平均用气费用。4.根据权利要求2所述的建筑综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，采用以下公式，确定调度周期内t时刻的温度偏移值：其中，d
t
为调度周期内t时刻的温度偏移值，T
in,t
为调度周期内t时刻的建筑室温，T
coin
为预设最舒适温度，T
in,max
为建筑室温最大值，T
in,min
为建筑室温最小值。5.根据权利要求2所述的建筑综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，采用以下公式，确定环境满意度：其中，C1为环境满意度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘念，张泽坤，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：