一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括：構(gòu)建微網(wǎng)系統(tǒng)模型、基于樓宇蓄熱特性構(gòu)建樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型、將虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型中，通過(guò)在溫度舒適度范圍內(nèi)對(duì)樓宇室溫進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，從而構(gòu)建優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，選取優(yōu)化調(diào)度約束條件后，在MATLAB軟件環(huán)境下調(diào)用CPLEX進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度求解，最終得到冷熱電聯(lián)供樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電管理。本發(fā)明融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法可以在保證溫度舒適度的前提下充分發(fā)掘樓宇參與微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行的虛擬儲(chǔ)能潛力，輔助提升微網(wǎng)綜合能源利用效率，在一定程度上降低了微網(wǎng)運(yùn)行成本。
【專利說(shuō)明】
一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及微型能源網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，具體講，涉及一種融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的冷熱電 聯(lián)供樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近年來(lái)可再生能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的分布式供能系統(tǒng)在樓宇 側(cè)集成，形成了以樓宇為主體的微網(wǎng)系統(tǒng)，為樓宇供能提供了多種低碳解決方案。冷熱電聯(lián) 供樓宇微網(wǎng)（下文簡(jiǎn)稱微網(wǎng)）是通過(guò)將可再生能源、冷熱電聯(lián)供（Combined cool ing， heating and power system，CCHP)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及相關(guān)技術(shù)集成在樓宇供能系統(tǒng)中形成的 多能源聯(lián)合供能系統(tǒng)。根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)部各單元的配置來(lái)制定微網(wǎng)的最優(yōu)調(diào)度方案，對(duì)微網(wǎng)內(nèi) 綜合能源進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化和管理，可實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)、可再生能源的充分消納利用，降低微 網(wǎng)運(yùn)行成本。
[0003] 需求側(cè)可控負(fù)荷(空調(diào)、熱水器、冰箱、電動(dòng)汽車等)具有運(yùn)行方式靈活且柔性可控 的特征，可根據(jù)系統(tǒng)需要由調(diào)度中心直接控制其工作狀態(tài)，或者利用經(jīng)濟(jì)措施（如實(shí)時(shí)電 價(jià))誘導(dǎo)用戶有選擇的改變其能源消費(fèi)方式，達(dá)到需求側(cè)管理(demand side management， DSM)的目的。文獻(xiàn)分別對(duì)溫控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等可控負(fù)荷進(jìn)行需求管理，從而達(dá)到優(yōu)化負(fù)荷 曲線、削峰填谷以及電網(wǎng)頻率控制等目的，且可以盡可能地維持用戶用能舒適度在一個(gè)較 高的水平。在樓宇微網(wǎng)中，由于樓宇建筑墻體等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱效果，室內(nèi)與室外的熱交換 過(guò)程較慢，室內(nèi)的溫度相對(duì)于電氣特征量不會(huì)迅速發(fā)生變化。因此，在電價(jià)較低的時(shí)段可以 提前為樓宇制熱/制冷，也可以在電價(jià)較高的時(shí)段降低電制熱/制冷功率，使樓宇對(duì)微網(wǎng)表 現(xiàn)出類似于儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電特性，從而在不破壞溫度舒適度的前提下提高樓宇微網(wǎng)運(yùn)行 的經(jīng)濟(jì)性。
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【發(fā)明內(nèi)容】
[0021]本發(fā)明以樓宇微網(wǎng)中夏季制冷負(fù)荷為例，利用樓宇的蓄熱特性，構(gòu)建了樓宇的虛 擬儲(chǔ)能模型。然后，提出一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，通過(guò)在溫 度舒適度范圍內(nèi)對(duì)樓宇室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬儲(chǔ)能的充放電管理，降低微網(wǎng)的運(yùn)行成 本。本發(fā)明在已有微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度研究工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)掘需求側(cè)樓宇的虛擬儲(chǔ)能潛力， 輔助提升微網(wǎng)綜合能源利用效率。
[0022]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng) 優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0023]步驟一、微網(wǎng)系統(tǒng)建模，包括
[0024] 1-1)微型燃?xì)廨啓C(jī)
[0025] 微型燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率如式(1)所示：
[0026] PMT,t = Pgas XqMT (1)
[0027] 式（1)中：PMT,t為微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，單位為kW;Pgas為微型燃?xì)廨啓C(jī)消耗的 天然氣功率，單位為kw; nMT為微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率；
[0028] 1-2)吸收式制冷機(jī)
[0029] 吸收式制冷機(jī)通過(guò)微型燃?xì)廨啓C(jī)的余熱驅(qū)動(dòng)，其制冷功率如式(2)所示：
[0030] Qac,t = nHEX ymtXPmt,tXCOPac (2)
[0031]式(2)中：Qac,t為吸收式制冷機(jī)的制冷功率輸出，單位為kW; y mt為微型燃?xì)廨啓C(jī)的 熱電比;Hhe為換熱裝置的效率;COPac為吸收式制冷機(jī)的能效比；
[0032] 1-3)電制冷機(jī)
[0033] 電制冷機(jī)通過(guò)消耗電能制冷，其制冷功率如式(3)所示：
[0034] QEC，t = PEC，tXC0PEC (3)
[0035] 式(3)中:QEC,t為電制冷機(jī)的制冷功率輸出，單位為kW;PEC,t為電制冷機(jī)消耗的電功 率，單位為kW; C0PEC為電制冷機(jī)的能效比；
[0036]步驟二、樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)建模
[0037]基于樓宇的蓄熱特性，依據(jù)能量守恒得到樓宇的熱平衡方程，如式(4):
[0039] 式(4)中：AQ為室內(nèi)熱量的變化量，單位為J/S;p為空氣密度，單位為kg/m3;C為空 氣比熱容，單位為J/(kg ? °C);室內(nèi)溫度的變化率乘以室內(nèi)空氣的質(zhì)量再乘以其比熱容，等 于室內(nèi)熱量的變化量;V為室內(nèi)空氣體積，單位為m3;
[0040] 夏季制冷時(shí)，基于樓宇的熱平衡方程構(gòu)建樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型，表達(dá)式如式 (5)：
(5)
[0042] 式(5)中等號(hào)左邊：
[0043] 第一項(xiàng)(1^11\?^11\(1^-1^))表示建筑外墻與室外傳遞的熱量，單位為》;其 中，kwaii為建筑外墻的傳熱系數(shù)，單位為W/(m2 ? K)，表不穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，室內(nèi)外溫度差每一單 位每秒中傳過(guò)墻體的熱量;Fwall為建筑外墻面積，單位為HI 2 ; (Tcmt-Tin)為室內(nèi)外溫度差，單 位為K;
[0044] 第二項(xiàng)(^"\?_\(1^-1^))表示建筑外窗與室外傳遞的熱量，單位為1^:其中 kwin為建筑外窗的傳熱系數(shù)，單位為W/(m2 ? K) ;Fwin為建筑外窗的面積，單位為m2;
[0045]第三項(xiàng)I X Fwin X SC表示太陽(yáng)熱輻射傳遞的熱量，單位為kW，其中I為太陽(yáng)輻射功 率，單位為kW/m2，表示與光照垂直照射時(shí)每平方米每秒接受的熱量；
[0046] SC為遮陽(yáng)系數(shù):其取值為0-1;
[0047] Qin*室內(nèi)熱源的發(fā)熱功率，單位為kW:包括人體及用電設(shè)備的發(fā)熱；
[0048] Qcd為制冷設(shè)備的制冷功率，單位為kW;
[0049]依據(jù)式(5)得到樓宇室內(nèi)溫度與制冷設(shè)備制冷功率的數(shù)學(xué)關(guān)系，并根據(jù)用戶室內(nèi) 溫度舒適度的范圍對(duì)樓宇制冷需求進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0050]基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率如式(6)所示：
[0051 ] QvSS, t - Q cl, building, t-Qcl, building, t (6 )
[0052]式（6)中：Qvss,t為虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率，單位為kW，放電為正，充電為負(fù)； Q^l,building,t為不調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的樓宇制冷電功率需求，單位為kW;Qcd,building,t為考慮在溫 度舒適度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的樓宇制冷電功率需求，單位為kW;
[0053]步驟三、優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建
[0054] 將樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型集成到樓宇微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)控模型中，同時(shí)考慮樓宇用戶 可接受的溫度調(diào)節(jié)范圍，構(gòu)建樓宇微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型;其中，樓宇微網(wǎng)的類型包括電 制冷類型樓宇微網(wǎng)和冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)，所述電制冷類型樓宇微網(wǎng)的設(shè)備包括光伏、 風(fēng)機(jī)、蓄電池和電制冷機(jī)，所述冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)的設(shè)備包括光伏、風(fēng)機(jī)、蓄電池、微型 燃?xì)廨啓C(jī)和吸收式制冷機(jī)；
[0055] 3-1)電制冷類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù) 為：
(7)
[0057] 式(7)中：
[0058] 第一項(xiàng)為該微網(wǎng)從配電網(wǎng)購(gòu)電的成本，Pex,t為微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的電功率，單位 為kW，購(gòu)電為正，售電為負(fù)；
[0059]第二項(xiàng)為該微網(wǎng)中所有設(shè)備的使用維護(hù)成本，？《7,1;、？「￥,1;、？1)1;,1;和?￡(；,1;分別為1：時(shí)刻 風(fēng)機(jī)出力、光伏出力、蓄電池充放電功率以及電制冷機(jī)電功率，單位均為kW;其中，Pbt,t為正 是蓄電池放電，Pbt,t為負(fù)是蓄電池充電;Cwt_?、Cp V_om、Cb t_om和CEC_om分別代表風(fēng)機(jī)、光伏、蓄電 池和電制冷機(jī)單位時(shí)間段單位功率的使用維護(hù)成本，單位為元/kWh;
[0060] 第三項(xiàng)為影響用戶溫度舒適度而設(shè)的罰函數(shù)項(xiàng)，y為罰因子，單位為元/°C，該罰 因子視為用戶對(duì)溫度舒適度的敏感程度，將該罰因子定義為用戶敏感度系數(shù)Y ;罰函數(shù)項(xiàng) 設(shè)定為y乘以t時(shí)刻室內(nèi)實(shí)際溫度Tin,t偏離設(shè)定溫度Tset的差值;用戶敏感度系數(shù)y根據(jù)不 同的用戶敏感性來(lái)選擇，y的取值為0-+0;
[0061] N表示一個(gè)完整的調(diào)度周期內(nèi)的調(diào)度時(shí)段總數(shù)；
[0062] 3-2)冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函 數(shù)為：
[0064]式（8)中： (8)
[0065]第二項(xiàng)為該微網(wǎng)中所有設(shè)備的使用維護(hù)成本;PwT,t、Ppv,t、Pbt,t和PMT,t分別為t時(shí)刻 風(fēng)機(jī)出力、光伏出力、蓄電池充放電功率以及微型燃?xì)廨啓C(jī)，單位為kW;CMC_?代表微型燃?xì)?輪機(jī)單位時(shí)間段單位功率的使用維護(hù)成本，單位為元/kWh;
[0066]第三項(xiàng)為微網(wǎng)購(gòu)買天然氣的成本，Pgas,t為微網(wǎng)購(gòu)買天然氣功率，單位為kW;Cgas為 購(gòu)買天然氣的價(jià)格，單位為元/kWh;
[0067] 步驟四、優(yōu)化調(diào)度約束條件選取
[0068] 4-1)電制冷類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件包 括：
[0069] 4-1-1)電功率平衡約束：
[0070] Pex+PWT+Ppv+Pbt = Pel+PEC (9)
[0071]式(9)中Pei為t時(shí)刻的電負(fù)荷；
[0072] 4-1-2)冷負(fù)荷平衡約束：
[0073] Qec = Qc1, building (10)
[0074] 4-1-3)樓宇熱平衡約束：
[0075] 將式(5)中由微分方程表達(dá)的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型進(jìn)行差分化處理，形成由差 分方程表達(dá)的樓宇熱平衡約束方程式(11)
[0076] , ' 、 (11) H^vin^+a,/-QecjI-pCV{T-mJ+l-TmJ)=0
[0077] 4-1-4)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)中蓄電池以及電制冷機(jī)自身的約束以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束，包括：
[0078] 蓄電池以及電制冷機(jī)的功率以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束滿足上下限約束： ^ex < 尸找〈Ax
[0079] 生 (12) 尸EC〈戶EC〈戶EC
[0080] 蓄電池儲(chǔ)電量約束：如式（13)和（14)所示，以及一個(gè)調(diào)度周期始末電儲(chǔ)能平衡約 束，如式(15)所示：
[0081] < Whu = Whx(0) -- YP^At <(13) i=l
[0082] (14)
[0083] 式（13)和式（14)中，Wbt,t表示蓄電池 t時(shí)刻的電量，單位為kW;Wbt(o)為蓄電池的初 始電量，單位為kw; nCh，ndis為蓄電池的充放電效率;在微網(wǎng)的全天調(diào)度中蓄電池因自放電而 產(chǎn)生的能量損耗忽略不計(jì)；
[0084] lx, =〇 (1 勺
[0085] 4-1-5)樓宇室內(nèi)溫度上下限約束：
[0086] (16)
[0087] 4-2)冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件 包括：
[0088] 4-2-1)電功率平衡約束：
[0089] Pex, t+PwT, t+PpV, t+PMT, t+Pbt, t_Pel, t = 0 (17)
[0090] 4-2-2)冷負(fù)荷平衡約束：
[0091] QAC,t = Qcl,building,t (18)
[0092] 4-2-3)樓宇熱平衡約束：
[0093] 將式(5)中由微分方程表達(dá)的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型進(jìn)行差分化處理，形成由差 分方程表達(dá)的樓宇熱平衡約束方程式(19) ^wallFwa|](石也,，_ ).+ 々wiiv^vkiL ( )
[0094] (19) ~QaCj ~(7；n /+1 ~TinJ ) =0
[0095] 4-2-4)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)自身的約束以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束，包括：
[0096] 蓄電池以及微型燃?xì)廨啓C(jī)的功率以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束滿足上下限約束： ^ex < Ax <
[0097] ?尸mt < 尸Miy < -Pmt (20) pbx <pb\ <^>t
[0098] 蓄電池儲(chǔ)電量約束與電制冷類型樓宇微網(wǎng)中蓄電池儲(chǔ)電量約束相同：如式（13)和 (14)所示，以及一個(gè)調(diào)度周期始末電儲(chǔ)能平衡約束，如式(15)所示；
[0099] 4-2-5)樓宇室內(nèi)溫度上下限約束：
[0100] (21)
[0101] 步驟五、優(yōu)化調(diào)度求解，得到調(diào)度方案，指導(dǎo)樓宇微網(wǎng)運(yùn)行
[0102] 在MATLAB軟件環(huán)境下調(diào)用CPLEX對(duì)上述步驟三和步驟四共同構(gòu)成的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 進(jìn)行求解，分別得到電制冷類型樓宇微網(wǎng)以及冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能 后的優(yōu)化調(diào)度方案;基于得到的調(diào)度方案，分別安排電制冷類型樓宇微網(wǎng)和冷電聯(lián)供類型 樓宇微網(wǎng)運(yùn)行，從而達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行的目的。
[0103] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0104] 本發(fā)明融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，首先基于樓宇蓄熱特 性，構(gòu)建了一種虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型；進(jìn)而，將虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型 中，通過(guò)在溫度舒適度范圍內(nèi)對(duì)樓宇室溫進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放 電管理;最后以夏季制冷場(chǎng)景為例，對(duì)兩種典型樓宇微網(wǎng)算例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度分析。本發(fā) 明融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法的特點(diǎn)如下：
[0105] 1)基于樓宇的熱平衡方程，從能量守恒的角度構(gòu)建了室內(nèi)溫度與制冷功率和外界 環(huán)境情況之間的定量數(shù)學(xué)關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建了基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能模型；
[0106] 2)將樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到了微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型中，同時(shí)將溫度舒適度 加入到優(yōu)化約束中，實(shí)現(xiàn)虛擬儲(chǔ)能的充放電優(yōu)化管理，從而可在一定程度上降低微網(wǎng)的運(yùn) 行成本；
[0107] 3)引入了用戶敏感系數(shù)，并在經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)中考慮了因影響用戶舒適性而加入的 懲罰項(xiàng)，同時(shí)對(duì)比分析了不同用戶敏感系數(shù)對(duì)虛擬儲(chǔ)能充放電功率以及微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本 的影響；
[0108] 4)將虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)與實(shí)際儲(chǔ)能設(shè)備充放電特性進(jìn)行了比較，并分析了其充放電特 性差異產(chǎn)生的原因；對(duì)比分析了兩種類型樓宇微網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能特性與實(shí)時(shí)電價(jià)的關(guān)系，并解 釋了二者在實(shí)時(shí)電價(jià)引導(dǎo)下充放電過(guò)程差異產(chǎn)生的原因。
[0109] 綜上，本發(fā)明融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法可以在保證溫度 舒適度的前提下充分發(fā)掘樓宇參與微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行的虛擬儲(chǔ)能潛力，可在一定程度上降 低微網(wǎng)運(yùn)行成本。
【附圖說(shuō)明】
[0110] 圖1(a)是電制冷類型樓宇微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；
[0111] 圖1(b)是冷熱電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；
[0112] 圖2是本發(fā)明中實(shí)施例光照強(qiáng)度及室外溫度曲線；
[0113] 圖3是本發(fā)明中實(shí)施例微網(wǎng)日負(fù)荷及分布式電源出力預(yù)測(cè)曲線；
[0114] 圖4是以美國(guó)紐約州夏季某典型日的電價(jià)來(lái)引導(dǎo)樓宇的用能行為的實(shí)時(shí)電價(jià)；
[0115] 圖5是不引入虛擬儲(chǔ)能的電制冷類型微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果；
[0116] 圖6是引入虛擬儲(chǔ)能的電制冷類型微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果；
[0117] 圖7是電制冷類型微網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能優(yōu)化調(diào)度結(jié)果；
[0118] 圖8是電制冷類型微網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能充放電與電價(jià)關(guān)系；
[0119] 圖9是不同用戶敏感系數(shù)y取值下的用戶室內(nèi)溫度變化情況；
[0120]圖10是不同用戶敏感系數(shù)y取值下的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；
[0121] 圖11是不引入虛擬儲(chǔ)能的冷熱電聯(lián)供類型微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果；
[0122] 圖12是引入虛擬儲(chǔ)能的冷熱電聯(lián)供類型微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果；
[0123] 圖13是冷熱電聯(lián)供類型微網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能優(yōu)化調(diào)度結(jié)果；
[0124] 圖14是冷熱電聯(lián)供類型微網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能充放電與電價(jià)關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0125] 本發(fā)明提出的一種本發(fā)明以樓宇微網(wǎng)中夏季制冷負(fù)荷為例，利用樓宇的蓄熱特 性，構(gòu)建了樓宇的虛擬儲(chǔ)能模型。然后，提出一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化 調(diào)度方法，通過(guò)在溫度舒適度范圍內(nèi)對(duì)樓宇室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬儲(chǔ)能的充放電管理， 降低微網(wǎng)的運(yùn)行成本。本發(fā)明在已有微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度研究工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)掘需求側(cè)樓 宇的虛擬儲(chǔ)能潛力，輔助提升微網(wǎng)綜合能源利用效率。
[0126] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體 實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0127] 本發(fā)明針對(duì)圖1(a)和圖1(b)示出了兩種典型的樓宇微網(wǎng)系統(tǒng)，其中，圖1(a)是電 制冷類型樓宇微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，所述電制冷類型樓宇微網(wǎng)的設(shè)備包括光伏、風(fēng)機(jī)、蓄電池和電制 冷機(jī)；圖1(b)是冷熱電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，所述冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)的設(shè)備包括 光伏、風(fēng)機(jī)、蓄電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)和吸收式制冷機(jī)。利用樓宇的蓄熱特性，構(gòu)建了融合需求 側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0128] 步驟一、首先，針對(duì)圖1(a)和圖1(b)示出了兩種典型的樓宇微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)模 型建立，構(gòu)建系統(tǒng)模型分別如下：
[0129] 1-1)微型燃?xì)廨啓C(jī)
[0130] 微型燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率如式(1)所示：
[0131] PMT,t = Pgas X^MT (1)
[0132] 式（1)中：PMT,t為微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，單位為kW;Pgas為微型燃?xì)廨啓C(jī)消耗的 天然氣功率，單位為kw; nMT為微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率；
[0133] 1-2)吸收式制冷機(jī)
[0134] 吸收式制冷機(jī)通過(guò)微型燃?xì)廨啓C(jī)的余熱驅(qū)動(dòng)，其制冷功率如式(2)所示：
[0135] Qac,t = nHEX ymtXPmt,tXCOPac (2)
[0136] 式(2)中：Qac,t為吸收式制冷機(jī)的制冷功率輸出，單位為kW; Ymt為微型燃?xì)廨啓C(jī)的 熱電比;Hhe為換熱裝置的效率;COPac為吸收式制冷機(jī)的能效比；
[0137] 1-3)電制冷機(jī)
[0138] 電制冷機(jī)通過(guò)消耗電能制冷，其制冷功率如式(3)所示：
[0139] QEc>t = PEC>tXC0PEc (3)
[0140] 式(3)中:Qec, t為電制冷機(jī)的制冷功率輸出，單位為kW;Pec, t為電制冷機(jī)消耗的電功 率，單位為kW; C0PEC為電制冷機(jī)的能效比。
[0141] 步驟二、樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)建模
[0142] 針對(duì)圖1(a)和圖1(b)示出了兩種典型的樓宇微網(wǎng)系統(tǒng)中的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn) 行建模。
[0143] 本發(fā)明基于樓宇的蓄熱特性，依據(jù)能量守恒得到樓宇的熱平衡方程[1][2]，如式 (4)：
(4)
[0145] 式(4)中：AQ為室內(nèi)熱量的變化量，單位為J/S;p為空氣密度，單位為kg/m3;C為空 氣比熱容，單位為J/(kg ? °C);室內(nèi)溫度的變化率乘以室內(nèi)空氣的質(zhì)量再乘以其比熱容，等 于室內(nèi)熱量的變化量;V為室內(nèi)空氣體積，單位為m3;
[0146] 影響建筑物內(nèi)部熱量的主要因素有:室內(nèi)外溫差造成的冷/熱耗散，太陽(yáng)熱輻射， 建筑內(nèi)人體及設(shè)備發(fā)熱以及制冷/熱設(shè)備的制冷/熱功率輸出。以夏季制冷為例，式(4)可以 表達(dá)為式(5)，即基于樓宇的熱平衡方程構(gòu)建樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型，表達(dá)式如式(5):
(5)
[0148] 式(5)中等號(hào)左邊：
[0149] 第一項(xiàng)(1^11\?(?11\(1^-1^))表示建筑外墻與室外傳遞的熱量，單位為》 ;其 中，kwaii為建筑外墻的傳熱系數(shù)，單位為W/(m2 ? K)，表不穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，室內(nèi)外溫度差每一單 位每秒中傳過(guò)墻體的熱量;Fwall為建筑外墻面積，單位為HI 2 ; (Tcmt-Tin)為室內(nèi)外溫度差，單 位為K;
[0150] 第二項(xiàng)(1^1^?*\(1'。此-1^))表示建筑外窗與室外傳遞的熱量，單位為1^:其中 kwin為建筑外窗的傳熱系數(shù)，單位為W/(m2 ? K) ;Fwin為建筑外窗的面積，單位為m2;
[0151] 第三項(xiàng)IXFwinXSC表示太陽(yáng)熱輻射傳遞的熱量，單位為kW，其中I為太陽(yáng)輻射功 率，單位為kW/m 2，表示與光照垂直照射時(shí)每平方米每秒接受的熱量；
[0152] SC為遮陽(yáng)系數(shù):其取值為0-1，具體數(shù)值與是否有遮陽(yáng)板和玻璃材質(zhì)等有關(guān)[3];
[0153] Qin*室內(nèi)熱源的發(fā)熱功率，單位為kW:包括人體及用電設(shè)備的發(fā)熱；
[0154] Qca為制冷設(shè)備的制冷功率，單位為kW;
[0155] 基于樓宇的熱平衡方程構(gòu)建了樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型。依據(jù)式(5)得到樓宇室 內(nèi)溫度與制冷設(shè)備制冷功率的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此，考慮到樓宇的蓄熱特性，樓宇的制冷需求 (與制冷設(shè)備的制冷功率相等)或者室內(nèi)溫度可以根據(jù)溫度舒適度的要求在一定范圍內(nèi)進(jìn) 行調(diào)節(jié)，從而對(duì)外表現(xiàn)出類似于儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能充放電特性，參與到樓宇微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化 調(diào)度中?；跇怯畹奶摂M儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率如式(6)所示：
[01 56] QvSS, t - Q cl, building, t-Qcl, building, t (6 )
[0157]式（6)中：Qvss,t為虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率，單位為kW，放電為正，充電為負(fù)； Q^l,building,t為不調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的樓宇制冷電功率需求，單位為kW;Qcd,building,t為考慮在溫 度舒適度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的樓宇制冷電功率需求，單位為kW。
[0158]步驟三、優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建
[0159] 針對(duì)圖1(a)和圖1(b)示出了兩種典型的樓宇微網(wǎng)系統(tǒng)中的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu) 化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建。將樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型集成到樓宇微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)控模型中，同 時(shí)考慮樓宇用戶可接受的溫度調(diào)節(jié)范圍，構(gòu)建樓宇微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型。樓宇微網(wǎng)經(jīng) 濟(jì)優(yōu)化調(diào)度的主要目標(biāo)是在保證用戶溫度舒適度的基礎(chǔ)上，最小化運(yùn)行成本。因此其目標(biāo) 函數(shù)有兩部分組成，一是經(jīng)濟(jì)成本，二是用戶因溫度舒適性未被滿足而帶來(lái)的懲罰，其中經(jīng) 濟(jì)成本又包括購(gòu)電成本和微網(wǎng)中各設(shè)備的使用維護(hù)成本。
[0160] 圖1(a)所示電制冷類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目 標(biāo)函數(shù)為：
(7)
[0162] 式(7)中：第一項(xiàng)為該微網(wǎng)從配電網(wǎng)購(gòu)電的成本。Pex,t為微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的電功 率，單位為kW，購(gòu)電為正，售電為負(fù)。第二項(xiàng)為該微網(wǎng)中所有設(shè)備的使用維護(hù)成本。Prr,t、 PpV,t、Pbt,t和PEC,t分別為t時(shí)刻風(fēng)機(jī)出力、光伏出力、蓄電池充放電功率以及電制冷機(jī)電功 率，單位均為kW;其中，Pbt,t為正是蓄電池放電，Pbt,t為負(fù)是蓄電池充電; Cec_?分別代表風(fēng)機(jī)、光伏、蓄電池和電制冷機(jī)單位時(shí)間段單位功率的使用維護(hù)成本，單位為 元/kWh。第三項(xiàng)為影響用戶溫度舒適度而設(shè)的罰函數(shù)項(xiàng)[4]，y為罰因子，單位為元/°C，本發(fā) 明可視為用戶對(duì)溫度舒適度的敏感程度，將該罰因子定義為用戶敏感度系數(shù)Y。本發(fā)明罰 函數(shù)項(xiàng)設(shè)定為y乘以t時(shí)刻室內(nèi)實(shí)際溫度T in,t偏離設(shè)定溫度Tset的差值;用戶敏感度系數(shù)y 根據(jù)不同的用戶敏感性來(lái)選擇，Y的取值為0-+0 ;可以看出Y越大，虛擬儲(chǔ)能帶來(lái)的懲罰 將會(huì)越大;反之虛擬儲(chǔ)能帶來(lái)的懲罰較小。N表示一個(gè)完整的調(diào)度周期內(nèi)的調(diào)度時(shí)段總數(shù)。 為了研究不同Y值對(duì)用戶帶來(lái)的影響，本發(fā)明選擇了一系列不同的Y值進(jìn)行了仿真對(duì)比分 析。N表示一個(gè)完整的調(diào)度周期內(nèi)的調(diào)度時(shí)段總數(shù)。
[0163] 相比于圖1(a)所示電制冷類型樓宇微網(wǎng)，圖1(b)所示冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)去掉 了電制冷機(jī)這一電制冷環(huán)節(jié)，冷負(fù)荷主要通過(guò)吸收式制冷機(jī)利用微型燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣 中的余熱制冷來(lái)滿足;同時(shí)，電母線也增加了微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力Pmt。相比于圖1(a)所示電 制冷類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)，圖1(b)所示冷電 聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型中目標(biāo)函數(shù)增加了微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬杀?(CgasPgas)、微型燃?xì)廨啓C(jī)使用維護(hù)費(fèi)用(Pmt,tCmt_?)和吸收式制冷機(jī)使用維護(hù)費(fèi)用（Y mtPmt, tCAC_?)，同時(shí)去掉了電制冷的使用維護(hù)費(fèi)用。冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度建模過(guò) 程與電制冷類型微網(wǎng)相似，，不再贅述，因此，冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后 的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為：
(8)
[0165] 式(8)中：第二項(xiàng)為該微網(wǎng)中所有設(shè)備的使用維護(hù)成本;PwT,t、Ppv,t、Pbt,i^PPMT,t* 別為t時(shí)刻風(fēng)機(jī)出力、光伏出力、蓄電池充放電功率以及微型燃?xì)廨啓C(jī)，單位為kW;CMC_?代表 微型燃?xì)廨啓C(jī)單位時(shí)間段單位功率的使用維護(hù)成本，單位為元/kWh;第三項(xiàng)為微網(wǎng)購(gòu)買天 然氣的成本，P gas,t為微網(wǎng)購(gòu)買天然氣功率，單位為kW;Cgas為購(gòu)買天然氣的價(jià)格，單位為元/ kffh〇
[0166] 步驟四、優(yōu)化調(diào)度約束條件選取
[0167] 圖1(a)所示電制冷類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的優(yōu)化調(diào)度模型的約束 條件包括：
[0168] 1)電功率平衡約束：
[0169] Pex+PWT+Ppv+Pbt = Pel+PEC (9)
[0170] 式(9)中Pel為t時(shí)刻的電負(fù)荷；
[0171] 2)冷負(fù)荷平衡約束：
[0172] QeC = Qc1, building (10)
[0173] 3)樓宇熱平衡約束：
[0174]含動(dòng)態(tài)約束的最優(yōu)潮流是微分方程和代數(shù)方程混合的優(yōu)化數(shù)學(xué)問(wèn)題[6]。此類含微 分代數(shù)方程(differential algebraic equations,DAE)的數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)題可根據(jù)泛函優(yōu)化 理論求取時(shí)域解析解，也可以進(jìn)行離散化的代數(shù)處理，以求取沿時(shí)域離散的代數(shù)解 [7]。考慮 到本發(fā)明中樓宇熱量耗散與溫度變化的慢動(dòng)態(tài)過(guò)程，可將公式(5)中由微分方程表達(dá)的樓 宇熱平衡方程進(jìn)行差分化處理，形成由差分方程表達(dá)的樓宇熱平衡約束方程（11)，以實(shí)現(xiàn) 對(duì)樓宇微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化問(wèn)題的簡(jiǎn)單有效求解。 A'[^wall尸waU.(..^>uM - ) + ^win.^virt ((ut.:，- $11，:，.). , ' -卜0
[0176]除了微網(wǎng)的電功率平衡以及樓宇熱平衡外，還需考慮各類設(shè)備自身的約束，包括 各設(shè)備功率的上下限約束、儲(chǔ)能設(shè)備的充放電功率和儲(chǔ)能量約束。各設(shè)備約束條件如下：
[0177] 4)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)中蓄電池以及電制冷機(jī)自身的約束以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束，包括：
[0178] 蓄電池以及電制冷機(jī)的功率以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束滿足上下限約束： ' L'〈 'L'〈 K'
[0179] * (12)
[0180]此外，蓄電池在工作過(guò)程中除了需要考慮其最大充放電功率的約束外，還需要考 慮蓄電池儲(chǔ)能量的約束（如式（13)和（14)所示），以及一個(gè)調(diào)度周期始末電儲(chǔ)能平衡約 束[8][9](如式(15)所示）：
[0181] <wbu = ^bt(〇?- (33) /=!
[0183] 式中Wbt,t表示蓄電池 t時(shí)刻的電量，單位為kW;Wbt(o)為蓄電池的初始電量，單位為 kW; rbh，ndis為蓄電池的充放電效率。一般鉛酸蓄電池月自放電率約為3 %，在微網(wǎng)的全天調(diào) 度中蓄電池的能量損耗基本可以忽略[5]。因此為了簡(jiǎn)化計(jì)算，本發(fā)明忽略了蓄電池在微網(wǎng) 全天優(yōu)化調(diào)度中因自放電而產(chǎn)生的能量損耗。
[0184] (15) 1=1
[0185] 5)樓宇室內(nèi)溫度上下限約束：
[0186] (16)
[0187] 室內(nèi)溫度上下限值的選取會(huì)直接影響樓宇虛擬儲(chǔ)能的效果。根據(jù)樓宇虛擬儲(chǔ)能數(shù) 學(xué)模型可知，室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)范圍越大，虛擬儲(chǔ)能的效果應(yīng)當(dāng)越好，但同時(shí)用戶的溫度舒適度 受到的影響也越大。
[0188] 相比于圖1(a)所示電制冷類型樓宇微網(wǎng)，圖1(b)所示冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合 需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件中，電功率平衡加入了微型燃?xì)廨啓C(jī)的出 力，去掉了電制冷機(jī)消耗的電功率。樓宇熱平衡約束中原來(lái)的電制冷機(jī)制冷功率(Qec)變?yōu)?了吸收式制冷機(jī)的制冷功率(Qac)。在設(shè)備運(yùn)行約束中加入了微型燃?xì)廨啓C(jī)出力上下限約 束。約束條件由式(17)~式(20)及式(12)~式(15)構(gòu)成。包括：
[0189] 1)電功率平衡約束：
[0190] Pex, t+PwT, t+PpV, t+PMT, t+Pbt, t_Pel, t = 0 (17)
[0191] 2)冷負(fù)荷平衡約束：
[0192] QAC,t = Qcl,building,t (18)
[0193] 3)樓宇熱平衡約束：
[0194] 將式(5)中由微分方程表達(dá)的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型進(jìn)行差分化處理，形成由差 分方程表達(dá)的樓宇熱平衡約束方程式(19) r n ^waiiFwall(7； ut，廣 切(rout，rrto，,）
[0195] / 、 (19) +IiFwinSC+QnJ - QaCJ - - T^J ) = 0
[0196] 除了微網(wǎng)的電功率平衡以及樓宇熱平衡外，還需考慮各類設(shè)備自身的約束，包括 各設(shè)備功率的上下限約束、儲(chǔ)能設(shè)備的充放電功率和儲(chǔ)能量約束。
[0197] 4)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)自身的約束以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束，包括：
[0198] 蓄電池以及微型燃?xì)廨啓C(jī)的功率以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束滿足上下限約束： ^ex ^ ^ Pex.
[0199] 1 Pm < < 尸MT (20) ^AL<Pbt ^Pbt
[0200] 蓄電池儲(chǔ)電量約束與電制冷類型樓宇微網(wǎng)中蓄電池約束相同：如式（13)和（14)所 示，以及一個(gè)調(diào)度周期始末電儲(chǔ)能平衡約束，如式(15)所示。
[0201] 5)樓宇室內(nèi)溫度上下限約束：
[0202] (21)
[0203] 步驟五、優(yōu)化調(diào)度求解，得到調(diào)度方案，指導(dǎo)樓宇微網(wǎng)運(yùn)行
[0204] 在MATLAB軟件環(huán)境下調(diào)用CPLEX對(duì)上述步驟三和步驟四共同構(gòu)成的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 進(jìn)行求解，分別得到電制冷類型樓宇微網(wǎng)以及冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能 后的優(yōu)化調(diào)度方案;基于得到的調(diào)度方案，分別安排電制冷類型樓宇微網(wǎng)和冷電聯(lián)供類型 樓宇微網(wǎng)運(yùn)行，從而達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行的目的。
[0205] 實(shí)施例:針對(duì)本發(fā)明融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法形成的調(diào) 度結(jié)果進(jìn)行分析。
[0206] 1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
[0207]分別對(duì)圖1(a)和圖1(b)示出了兩種典型的樓宇微網(wǎng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度分析。考慮 進(jìn)行一天的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，每隔15min取一個(gè)時(shí)間斷面。本發(fā)明兩種類型樓宇微網(wǎng)中建筑設(shè) 定為獨(dú)棟辦公建筑，長(zhǎng)30m，寬20m，層高3m，共三層。建筑外墻采用190mm單排孔砌磚，內(nèi)外 25mm絕熱砂衆(zhòng);窗戶為PVC材質(zhì)塑料窗，玻璃為普通中空玻璃。建筑相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1 [1()]。算例 選取我國(guó)北方夏季某一典型日，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度曲線和室外溫度見(jiàn)圖2。
[0208]表1建筑參數(shù)信息表
[0210] 考慮到太陽(yáng)直射方向與建筑外窗的角度關(guān)系、部分外窗背陽(yáng)以及玻璃的遮陽(yáng)系數(shù) 等因素，近似取ItFwinSC為0.45ItF win?？諝饷芏萈和空氣比熱容C分別取1.2kg/m3和1000J/ (kg ? °C)。設(shè)用戶辦公時(shí)間為8:00到20:00,樓宇內(nèi)熱源發(fā)熱主要由設(shè)備和人體發(fā)熱兩部分 組成。某一典型日風(fēng)電預(yù)測(cè)曲線、光伏預(yù)測(cè)曲線、日常規(guī)用電（不含制冷用電）曲線以及建筑 物內(nèi)熱源曲線如圖3所示。
[0211] 實(shí)時(shí)電價(jià)是一種重要的電價(jià)型需求響應(yīng)項(xiàng)目[11]，其電價(jià)更新周期較分時(shí)電價(jià)更 短，可以有效傳達(dá)電價(jià)信號(hào)，引導(dǎo)用戶改變用電行為，響應(yīng)微網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化。因此，本發(fā)明 采用美國(guó)紐約州夏季某典型日的電價(jià) [12]來(lái)引導(dǎo)樓宇的用能行為，如圖4所示。圖中電價(jià)為 從電網(wǎng)購(gòu)電的價(jià)格，售電時(shí)以該價(jià)格乘以某一系數(shù)為售電價(jià)格，本發(fā)明取該系數(shù)為〇. 8。本 發(fā)明天然氣價(jià)格取1.58元/m3，折合成單位熱值價(jià)格為0.16元八1^1〇 (天然氣熱值GHV取 35.56MJ/m3)。微網(wǎng)與配電網(wǎng)電網(wǎng)交換功率的上下限分別為±400kW。微網(wǎng)中設(shè)備相關(guān)參數(shù) 見(jiàn)表2。
[0212] 2、針對(duì)如圖1(a)所示電制冷類型樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分析
[0213] 1)不引入樓宇虛擬儲(chǔ)能
[0214]假設(shè)不引入虛擬儲(chǔ)能的情況下，建筑辦公時(shí)間（8:00到20:00)內(nèi)用戶設(shè)定的溫度 為22.5°C，非工作時(shí)間對(duì)溫度無(wú)要求。優(yōu)化調(diào)度結(jié)果如圖5所示。
[0215] 從圖5結(jié)果可以看出，在不引入虛擬儲(chǔ)能的情況下，電制冷機(jī)只在工作時(shí)間出力， 同時(shí)在8:00前一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)消耗電功率快速增長(zhǎng)，以滿足即將到來(lái)工作時(shí)間的制冷需要，在 隨后的辦公時(shí)間內(nèi)，其電功率消耗基本跟隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和室外溫度的變化，使室內(nèi)溫度 保持在用戶設(shè)定點(diǎn)。蓄電池充放電情況基本跟隨電價(jià)變化，整體上在日間用戶用電量大且 電價(jià)高的時(shí)刻工作于放電狀態(tài)，在夜間電價(jià)低，用戶用電量少的時(shí)段充電。不引入虛擬儲(chǔ)能 情況下樓宇微網(wǎng)日總運(yùn)行成本為949.8元。
[0216] 2)引入樓宇虛擬儲(chǔ)能
[0217] 引入虛擬儲(chǔ)能，設(shè)用戶在工作時(shí)間可以接受溫度在設(shè)定溫度的±2.5°C的范圍內(nèi) 波動(dòng)，用戶的設(shè)定溫度為22.5°C。用戶的敏感系數(shù)設(shè)定為Y =0.1。優(yōu)化調(diào)度結(jié)果如圖6所 7Jn 〇
[0218] 表2樓宇微網(wǎng)設(shè)備參數(shù)
[0220] 從圖6結(jié)果可以看出，相比不引入虛擬儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果，引入虛擬儲(chǔ)能后，微 網(wǎng)與配電網(wǎng)的功率交換和蓄電池的工作情況沒(méi)有明顯變化。而在工作時(shí)間（8:00到20:00) 的電制冷機(jī)消耗電功率以及室內(nèi)溫度有明顯不同，出現(xiàn)了明顯波動(dòng)。該情況下，樓宇微網(wǎng)總 運(yùn)行成本為912.9元，相比不引入虛擬儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行成本下降3.89%?？梢?jiàn)在引入樓 宇虛擬儲(chǔ)能的情況下，室內(nèi)溫度會(huì)在用戶溫度舒適度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，微網(wǎng)的日運(yùn)行成本 也在一定程度上降低。從優(yōu)化結(jié)果可以看出基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在保證用戶舒適 度的前提下參與微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)動(dòng)態(tài)調(diào)整用電行為，在一定程度 上降低微網(wǎng)運(yùn)行成本。
[0221] 3)虛擬儲(chǔ)能充放電特性分析
[0222] 圖7給出了引入虛擬儲(chǔ)能先后的樓宇制冷需求?？梢钥闯鲆胩摂M儲(chǔ)能后，樓宇的 制冷需求負(fù)荷以無(wú)虛擬儲(chǔ)能時(shí)制冷需求負(fù)荷曲線為基準(zhǔn)上下波動(dòng)。高出基準(zhǔn)的部分為蓄 冷，即"充電"；低于基準(zhǔn)的部分為放冷，即"放電"。兩種情況下樓宇制冷需求負(fù)荷的差值即 為基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率(式(6))，如圖7柱狀圖所示。
[0223] 由于一般鉛酸蓄電池月自放電率約為3%，因此微網(wǎng)的全天調(diào)度中蓄電池的能量 損耗基本可以忽略。對(duì)比圖7中虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)與圖6中實(shí)際儲(chǔ)能系統(tǒng)(蓄電池)的優(yōu)化調(diào)度結(jié) 果，二者雖然都顯示出充放的儲(chǔ)能特征，但仍然存在較大不同。首先可以看出虛擬儲(chǔ)能設(shè)備 不能連續(xù)充電或放電，其充放電頻率遠(yuǎn)高于蓄電池。而蓄電池可以跟隨電價(jià)的變化進(jìn)行連 續(xù)的充放電。主要原因是以普通樓宇作為蓄冷裝置，其能量耗散相較于電池耗散較快，也即 虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的自放電率遠(yuǎn)高于實(shí)際儲(chǔ)能系統(tǒng)。而根據(jù)式(5)熱平衡方程得到的樓宇蓄熱 量，受室內(nèi)外溫差、光照等的影響很大，每個(gè)時(shí)刻都在發(fā)生著可觀的能量耗散和溫度改變。 因此樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)中，所蓄能量需要盡快釋放以達(dá)到較高的利用效率，而如果虛擬儲(chǔ) 能系統(tǒng)像常規(guī)電儲(chǔ)能設(shè)備一樣，連續(xù)"充電"的話，較前所儲(chǔ)存的能量還未來(lái)得及起制冷作 用，就已自行耗散。
[0224] 如前所述，基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能主要利用建筑的蓄熱特性以及不同時(shí)刻電價(jià)差 異，在低電價(jià)時(shí)提前制冷，在高電價(jià)時(shí)減少制冷用電，從而節(jié)省運(yùn)行成本。虛擬儲(chǔ)能充放電 與電價(jià)關(guān)系如圖8所示。從圖中可以看出虛擬儲(chǔ)能充電功率跟隨電價(jià)的變化而變化:在電價(jià) 尖峰之前的時(shí)刻，即電價(jià)曲線斜率突然變大的時(shí)刻，一般是虛擬儲(chǔ)能充電功率最大的時(shí)刻， 在電價(jià)較低的時(shí)刻提前制冷，減少用電成本;而虛擬儲(chǔ)能放電功率最大的時(shí)刻一般出現(xiàn)在 比電價(jià)尖峰稍晚的時(shí)刻。
[0225] 4)用戶敏感程度對(duì)虛擬儲(chǔ)能效果的影響分析
[0226] 由于用戶對(duì)舒適性的要求不同，因此本發(fā)明引入了用戶敏感系數(shù)y，并在經(jīng)濟(jì)優(yōu) 化調(diào)度目標(biāo)中考慮了因影響用戶舒適性而加入的懲罰項(xiàng)，使得優(yōu)化調(diào)度能夠?qū)τ脩舻牟煌?敏感系數(shù)作出相應(yīng)調(diào)整。
[0227] 圖9展示了幾個(gè)不同Y取值下的用戶室內(nèi)溫度變化情況。Y =〇.1時(shí)的虛擬儲(chǔ)能效 果明顯，室內(nèi)溫度變化劇烈，大部分時(shí)間溫度都偏離用戶設(shè)定的22.5°C較遠(yuǎn)；Y =0.3時(shí)，室 內(nèi)溫度的變化較y =0.1時(shí)平緩許多，大部分時(shí)間處于設(shè)定溫度22.5°C附近；y =0.5時(shí)，溫 度只在電價(jià)變化幅度特別大的幾個(gè)時(shí)刻有少許起伏。另外，圖10給出了不同Y取值下的樓 宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率。從中可以看到，Y值越大，虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率越小， 虛擬儲(chǔ)能的效果越不明顯;反之亦然。
[0228] 樓宇微網(wǎng)全天運(yùn)行成本與y值的關(guān)系如表3所示?？梢钥吹?，用戶溫度舒適度會(huì)對(duì) 微網(wǎng)運(yùn)行成本帶來(lái)影響。Y值越小，虛擬儲(chǔ)能效果越明顯，樓宇微網(wǎng)全天運(yùn)行成本越低;而 Y值越大，溫度舒適度越高，但虛擬儲(chǔ)能的效果越不明顯，樓宇微網(wǎng)全天運(yùn)行成本相對(duì)較 高。當(dāng)T非常大時(shí)，即便室內(nèi)溫度偏離了用戶設(shè)定溫度很小，也會(huì)在目標(biāo)函數(shù)中產(chǎn)生很大懲 罰，此時(shí)樓宇優(yōu)化調(diào)度中虛擬儲(chǔ)能效果相對(duì)較弱。
[0229] 表3樓宇微網(wǎng)運(yùn)行成本與y值關(guān)系
[0231] 3、針對(duì)如圖1(b)所示冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分析
[0232] 與電制冷類型樓宇微網(wǎng)不同，冷電聯(lián)供微網(wǎng)，其冷負(fù)荷全部由CCHP以以熱定電 (following the thermal load，F(xiàn)TL)的方式提供，即CCHP以滿足供冷為前提，消耗天然氣 進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電量首先供應(yīng)給微網(wǎng)負(fù)荷，超出部分售向電網(wǎng)，不足部分從電網(wǎng)購(gòu)買。由于 天然氣的價(jià)格恒定，因此，電價(jià)越高，冷電聯(lián)供機(jī)組售電所得收益越大。因此以微型燃?xì)廨?機(jī)出力所體現(xiàn)的冷電聯(lián)供微網(wǎng)的虛擬儲(chǔ)能充放電特性，與依靠電制冷的微網(wǎng)有很大不同。
[0233] 對(duì)于冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)，建筑辦公時(shí)間（8:00到20:00)內(nèi)用戶設(shè)定的溫度為 22.5°C，非工作時(shí)間對(duì)溫度無(wú)要求。引入虛擬儲(chǔ)能，設(shè)用戶在工作時(shí)間可以接受溫度在設(shè)定 溫度的正負(fù)2.5°C的范圍內(nèi)波動(dòng)，用戶的敏感系數(shù)設(shè)定為Y =0.3。不引入虛擬儲(chǔ)能和引入 虛擬儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分別如圖11和圖12所示。
[0234] 冷電聯(lián)供類型微網(wǎng)在引入和不引入虛擬儲(chǔ)能條件下的優(yōu)化調(diào)控結(jié)果與電制冷類 型微網(wǎng)相似:蓄電池充放電情況以及樓宇微網(wǎng)向配電網(wǎng)購(gòu)電量基本跟隨電價(jià)變化，而在工 作時(shí)間（8:00到20:00)的微型燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率以及室內(nèi)溫度有明顯不同，出現(xiàn)了明顯波 動(dòng)。與電制冷類型微網(wǎng)不同的是，由于天然氣價(jià)格固定，冷電聯(lián)供類型微網(wǎng)在電價(jià)較高的時(shí) 亥IJ，通過(guò)增加微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力來(lái)減少購(gòu)電量，微型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生多余的電量則反售給 配電網(wǎng)，從而降低微網(wǎng)的運(yùn)行成本。
[0235] 不引入虛擬儲(chǔ)能情況下樓宇微網(wǎng)總運(yùn)行成本為964.9元。引入虛擬儲(chǔ)能情況下樓 宇微網(wǎng)總運(yùn)行成本為911.8元?？梢?jiàn)，通過(guò)在用戶溫度舒適度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度使得虛擬 儲(chǔ)能系統(tǒng)參與微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，可在一定程度上降低微網(wǎng)運(yùn)行成本。圖13給出了引入虛 擬儲(chǔ)能先后，冷電聯(lián)供類型樓宇的制冷需求及虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果。
[0236] 同樣，圖14給出了虛擬儲(chǔ)能充放電與電價(jià)關(guān)系。從圖中可以看出冷電聯(lián)供類型微 網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能的工作特點(diǎn)與電制冷類型微網(wǎng)虛擬儲(chǔ)能的工作表現(xiàn)出相反的特點(diǎn)。電制冷微網(wǎng) 虛擬儲(chǔ)能的充電高峰一般對(duì)應(yīng)電價(jià)低谷，其放電高峰一般位于電價(jià)高峰附近的位置。而在 冷電聯(lián)供微網(wǎng)中，電價(jià)高峰往往對(duì)應(yīng)充電高峰，放電高峰對(duì)應(yīng)電價(jià)低谷。
[0237] 其原因是在電價(jià)較高的時(shí)刻，電制冷類型樓宇微網(wǎng)中的電制冷機(jī)會(huì)降低制冷功 率，表現(xiàn)為樓宇制冷需求負(fù)荷降低以及虛擬儲(chǔ)能放電，從而減少用電成本;而冷電聯(lián)供類型 微網(wǎng)在電價(jià)較高的時(shí)刻，通過(guò)增加微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力可以減少購(gòu)電量，同時(shí)，微型燃?xì)廨?機(jī)產(chǎn)生多余的電量則反售給配電網(wǎng)，表現(xiàn)為樓宇制冷需求負(fù)荷升高以及虛擬儲(chǔ)能充電，從 而降低微網(wǎng)的運(yùn)行成本。
[0238] 通過(guò)以上對(duì)比分析，電制冷類型樓宇微網(wǎng)以電制冷設(shè)備滿足樓宇制冷需求，從而 實(shí)現(xiàn)基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能，是通過(guò)在用電高峰削減負(fù)荷降低運(yùn)行成本;冷電聯(lián)供類型微網(wǎng) 以CCHP來(lái)滿足樓宇制冷需求，從而實(shí)現(xiàn)基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能，是通過(guò)在用電高峰增加微型 燃?xì)廨啓C(jī)出力降低運(yùn)行成本。兩者的基本原理相同，只是因?yàn)殡娭评湓O(shè)備在制冷時(shí)消耗電 能，而冷電聯(lián)供設(shè)備在制冷時(shí)會(huì)產(chǎn)生電能，從而造成了虛擬儲(chǔ)能在充放電特性上的差異。
[0239] 盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施 方式，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本 發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的 保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟一、微網(wǎng)系統(tǒng)建模，包括 1-1)微型燃?xì)廨啓C(jī) 微型燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率如式（1)所不： Pmt, t - P gas X Πμτ (I) 式（I)中：Pmt, t為微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率，單位為kW; Pgas為微型燃?xì)廨啓C(jī)消耗的天然 氣功率，單位為kW; IlMT為微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率； 1-2)吸收式制冷機(jī) 吸收式制冷機(jī)通過(guò)微型燃?xì)廨啓C(jī)的余熱驅(qū)動(dòng)，其制冷功率如式(2)所示： QAc,t = riHEX yMTXPmt,tXCOPac (2) 式(2)中：Qac,t為吸收式制冷機(jī)的制冷功率輸出，單位為kW; Ymt為微型燃?xì)廨啓C(jī)的熱電 比;Hhe為換熱裝置的效率;COPac為吸收式制冷機(jī)的能效比； 1-3)電制冷機(jī) 電制冷機(jī)通過(guò)消耗電能制冷，其制冷功率如式(3)所示： QEc,t = PEc,t X COPec (3) 式(3)中：Qec, t為電制冷機(jī)的制冷功率輸出，單位為kW; Pec, t為電制冷機(jī)消耗的電功率， 單位為kW; COPec為電制冷機(jī)的能效比； 步驟二、樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)建模 基于樓宇的蓄熱特性，依據(jù)能量守恒得到樓宇的熱平衡方程，如式(4):式(4)中：△ Q為室內(nèi)熱量的變化量，單位為J/s;P為空氣密度，單位為kg/m3;C為空氣比 熱容，單位為J/(kg · °C);室內(nèi)溫度的變化率乘以室內(nèi)空氣的質(zhì)量再乘以其比熱容，等于室 內(nèi)熱量的變化量;V為室內(nèi)空氣體積，單位為m3; 夏季制冷時(shí)，基于樓宇的熱平衡方程構(gòu)建樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型，表達(dá)式如式(5):式(5)中等號(hào)左邊： 第一項(xiàng)（kwaii XFwaii X (Tciut-Tin))表示建筑外墻與室外傳遞的熱量，單位為kW;其中， kwaii為建筑外墻的傳熱系數(shù)，單位為W/(m2 · K)，表不穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，室內(nèi)外溫度差每一單位每 秒中傳過(guò)墻體的熱量;Fwaii為建筑外墻面積，單位為m 2; (Tciut-Tin)為室內(nèi)外溫度差，單位為 K； 第二項(xiàng)(kwin X Fwin X (Tciut-Tin))表示建筑外窗與室外傳遞的熱量，單位為kW:其中1^"為 建筑外窗的傳熱系數(shù)，單位為W/(m2 · K) ;Fwin為建筑外窗的面積，單位為m2; 第三項(xiàng)I X Fwin X SC表示太陽(yáng)熱輻射傳遞的熱量，單位為kW，其中I為太陽(yáng)輻射功率，單 位為kW/m2,表示與光照垂直照射時(shí)每平方米每秒接受的熱量； SC為遮陽(yáng)系數(shù):其取值為0-1; Qin為室內(nèi)熱源的發(fā)熱功率，單位為kW:包括人體及用電設(shè)備的發(fā)熱； Qci為制冷設(shè)備的制冷功率，單位為kW; 依據(jù)式（5)得到樓宇室內(nèi)溫度與制冷設(shè)備制冷功率的數(shù)學(xué)關(guān)系，并根據(jù)用戶室內(nèi)溫度 舒適度的范圍對(duì)樓宇制冷需求進(jìn)行調(diào)節(jié)； 基于樓宇的虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率如式(6)所示： QvSS,t - Q cl, building,t-Qcl, building, t (6) 式（6)中：Qvss, t為虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率，單位為kW，放電為正，充電為負(fù)； Q7 Cd,building,t為不調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的樓宇制冷電功率需求，單位為kW;Qcd,building,t為考慮在溫 度舒適度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的樓宇制冷電功率需求，單位為kw; 步驟三、優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建 將樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型集成到樓宇微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)控模型中，同時(shí)考慮樓宇用戶可接 受的溫度調(diào)節(jié)范圍，構(gòu)建樓宇微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型;其中，樓宇微網(wǎng)的類型包括電制冷 類型樓宇微網(wǎng)和冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)，所述電制冷類型樓宇微網(wǎng)的設(shè)備包括光伏、風(fēng)機(jī)、 蓄電池和電制冷機(jī)，所述冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)的設(shè)備包括光伏、風(fēng)機(jī)、蓄電池、微型燃?xì)?輪機(jī)和吸收式制冷機(jī)； 3-1)電制冷類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為：式⑴中： 第一項(xiàng)為該微網(wǎng)從配電網(wǎng)購(gòu)電的成本，Pex,t為微網(wǎng)與配電網(wǎng)交換的電功率，單位為kw， 購(gòu)電為正，售電為負(fù)； 第二項(xiàng)為該微網(wǎng)中所有設(shè)備的使用維護(hù)成本，Pwt, t、Ppv,t、Pbt, t和Pec, t分別為t時(shí)刻風(fēng)機(jī) 出力、光伏出力、蓄電池充放電功率以及電制冷機(jī)電功率，單位均為kW;其中，Pbt,t為正是蓄 電池放電，Pbt,t為負(fù)是蓄電池充電;CwT_?、Cpv_?、Cbt_om和CeC_?分別代表風(fēng)機(jī)、光伏、蓄電池和 電制冷機(jī)單位時(shí)間段單位功率的使用維護(hù)成本，單位為元/kWh; 第三項(xiàng)為影響用戶溫度舒適度而設(shè)的罰函數(shù)項(xiàng)，γ為罰因子，單位為元/°C，該罰因子 視為用戶對(duì)溫度舒適度的敏感程度，將該罰因子定義為用戶敏感度系數(shù)γ ;罰函數(shù)項(xiàng)設(shè)定 為γ乘以t時(shí)刻室內(nèi)實(shí)際溫度Tin,t偏離設(shè)定溫度Tset的差值;用戶敏感度系數(shù) γ根據(jù)不同的 用戶敏感性來(lái)選擇，γ的取值為ο-+-3; N表示一個(gè)完整的調(diào)度周期內(nèi)的調(diào)度時(shí)段總數(shù)； 3-2)冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)后的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為：式⑶中： 第二項(xiàng)為該微網(wǎng)中所有設(shè)備的使用維護(hù)成本;Pwτ,t、Ppv,t、Pbt,t和PMτ,t分別為t時(shí)刻風(fēng)機(jī) 出力、光伏出力、蓄電池充放電功率以及微型燃?xì)廨啓C(jī)，單位為kW;CMC_M代表微型燃?xì)廨啓C(jī) 單位時(shí)間段單位功率的使用維護(hù)成本，單位為元/kWh; 第三項(xiàng)為微網(wǎng)購(gòu)買天然氣的成本，Pgas,t為微網(wǎng)購(gòu)買天然氣功率，單位為kW;Cgas為購(gòu)買 天然氣的價(jià)格，單位為元/kWh; 步驟四、優(yōu)化調(diào)度約束條件選取 4-1)電制冷類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件包括： 4-1-1)電功率平衡約束： Pex+PWT+Ppv+Pbt = Pel+PEC (9) 式(9)中Pel為t時(shí)刻的電負(fù)荷； 4-1-2)冷負(fù)荷平衡約束： QeC - Qcl，building (10) 4-1-3)樓宇熱平衡約束： 將式(5)中由微分方程表達(dá)的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型進(jìn)行差分化處理，形成由差分方 程表達(dá)的樓宇熱平衡約束方程式(11)4-1-4)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)中蓄電池以及電制冷機(jī)自身的約束以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束，包括： 蓄電池以及電制冷機(jī)的功率以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束滿足上下限約束：蓄電池儲(chǔ)電量約束:如式（13)和（14)所示，以及一個(gè)調(diào)度周期始末電儲(chǔ)能平衡約束，如 式(15)所示：式（13)和式（14)中，Wbt,t表示蓄電池 t時(shí)刻的電量，單位為kW;Wbt(Q)為蓄電池的初始電 量，單位為kW;nch，ndis為蓄電池的充放電效率;在微網(wǎng)的全天調(diào)度中蓄電池因自放電而產(chǎn)生 的能量損耗忽略不計(jì)；4-1-5)樓宇室內(nèi)溫度上下限約束： WC (16) 4-2)冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件包括： 4-2-1)電功率平衡約束： Pex，t+PwT, t+PpV, t+PMT, t+Pbt, t_Pel,t - 0 (17) 4-2-2)冷負(fù)荷平衡約束： QaC, t - Qcl, building, t (18) 4-2-3)樓宇熱平衡約束： 將式(5)中由微分方程表達(dá)的樓宇虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)模型進(jìn)行差分化處理，形成由差分方 程表達(dá)的樓宇熱平衡約束方程式(19)4-2-4)微網(wǎng)結(jié)構(gòu)自身的約束以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束，包括： 蓄電池以及微型燃?xì)廨啓C(jī)的功率以及配電網(wǎng)購(gòu)電約束滿足上下限約束：蓄電池儲(chǔ)電量約束與電制冷類型樓宇微網(wǎng)中蓄電池儲(chǔ)電量約束相同：如式（13)和（14) 所示，以及一個(gè)調(diào)度周期始末電儲(chǔ)能平衡約束，如式(15)所示； 4-2-5)樓宇室內(nèi)溫度上下限約束：步驟五、優(yōu)化調(diào)度求解，得到調(diào)度方案，指導(dǎo)樓宇微網(wǎng)運(yùn)行 在MATLAB軟件環(huán)境下調(diào)用CPLEX對(duì)上述步驟三和步驟四共同構(gòu)成的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行 求解，分別得到電制冷類型樓宇微網(wǎng)以及冷電聯(lián)供類型樓宇微網(wǎng)融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能后的 優(yōu)化調(diào)度方案;基于得到的調(diào)度方案，分別安排電制冷類型樓宇微網(wǎng)和冷電聯(lián)供類型樓宇 微網(wǎng)運(yùn)行，從而達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行的目的。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK105931136SQ201610265840
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】穆云飛, 靳小龍, 賈宏杰, 余曉丹, 戚馮宇
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)