[發明專利]含新能源的電動車與建筑空調系統協同優化方法與裝置

有效

• 申請號: 202110432670.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113325701B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 徐占伯;趙浩銘;吳江;管曉宏;劉鳳霞
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;B60L53/60;F24F11/63;F24F11/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了含新能源的電動車與建筑空調系統協同優化方法與裝置，該方法以電動汽車和建筑房間作為能量轉換載體，可以提高系統對新能源的消納能力，降低系統的運行費用；系統可以選擇在光伏發電功率較大時對電動汽車充電或對沒有熱舒適度需求的建筑房間進行預制冷或預制熱，在光伏發電功率較小時讓電動汽車對系統放電；由于分時電價的存在，通過最小化運行費用，可以將該系統的用電高峰轉移至谷時電價時段；該方法采用模型預測控制方法以解決隨機性問題，可以在天氣狀態和電動汽車出行狀態具有隨機性的情況下，通過實時根據當前信息對未來信息進行預測，以減少隨機性對系統的影響。

技術領域

本發明屬于多能源系統技術領域，具體涉及含新能源的電動車與建筑空調系統的建筑能源系統的協同優化方法和裝置。

背景技術

近年來，現代社會的能源危機和環境污染問題加劇惡化。人類亟需尋找清潔新能源來代替化石能源并減少對化石能源的依賴。風能、水能與太陽能是目前最成熟并且已經大規模投入使用的清潔新能源。從風電、光伏發電的應用與課題組的初步研究中可以發現，風電與光伏發電等新能源受天氣影響較大，具有較大的不確定性，因此了解和分析新能源生產的不確定特性對電網安全運行具有重大意義。根據新能源的生產特性，與傳統能源相配合，對能源系統進行綜合優化調度，能夠顯著提高系統對新能源的消納能力，從而大幅降低電力生產中傳統能源的使用，較少對化石能源的依賴，實現減排的環保目的。

除了在供給側尋找化石能源的替代能源之外，節能也是解決世界能源問題的有效途徑，并且得到越來越多的關注和重視。隨著經濟與城市化的迅速發展，建筑能源消耗急劇上升并且在全社會總能耗中占據越來越大的比例。在過去的十年里，美國建筑能耗占其社會總能耗的40％，其中有40％的能源被暖通空調系統用來滿足用戶室內的舒適度需求。除此之外，隨著電動汽車市場保有量的上升，電動汽車的充電需求對電力市場造成的影響越來越不容忽視。因此，對建筑空調系統和電動汽車充電的需求進行協同優化具有巨大的節能和消納新能源的潛力。

需求側的能源消耗通常也具有不確定性的特點，不確定的系統需求與不確定的新能源出力相配合，給能源系統的安全經濟運行帶來了新的挑戰。現代能源系統的需求與供給通常都具有時空耦合的特性，建筑空調系統和電動汽車充電需求的彈性給系統優化調度帶來了實現增加新能源消納量的可能，但是如何在滿足用戶需求和能源系統各個組成部分的安全運行約束的同時解決實時供需匹配的動態優化調度問題異常復雜。

信息技術融入電網形成“智能電網”，為實現綜合能源系統安全節能優化奠定了基礎。先進傳感測量、信息獲取與處理、通信、控制與優化等信息技術在智能電網中應用，實施電網實時監測、統一調度和控制，提供分時和實時電價信息，能夠支持能源雙向流動基礎上的需求響應。在智能電網技術支持下，電能生產與需求的協調與優化匹配成為可能。綜合考慮能源生產的不確定特性，協調需求側電能和其它能源介質的生產、存儲和使用，優化需求側的能源使用，實現發電與用電優化匹配與動態優化調度，可以促進發電不確定性在需求側的有效消納，達到節能降耗的目標。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了含新能源的電動車與建筑空調系統的建筑能源系統的協同優化方法與裝置，在滿足用戶在建筑中的熱舒適度需求和駕駛電動汽車的出行能量需求的同時，消納分布式新能源，最小化運行成本。

為達到上述目的，含新能源的電動車與建筑空調系統協同優化方法，包括以下步驟：

S1、構建樣本參數集，所述樣本參數集包括天氣數據樣本，電價參數，所有建筑中的設備參數，電動汽車出行規律參數，電動汽車位置狀態與對應房間占用狀態的耦合關系參數；

S2、收集當前天氣數據，根據當前天氣數據計算當前光伏發電功率；收集輛電動汽車位置狀態和每間房間的占用狀態，根據電動汽車位置狀態得到電動汽車的充電需求信息，根據房間的占用狀態得到房間的熱舒適度需求，進而得到建筑空調系統的需求信息；

S3、在每個時段根據建筑空調系統的需求信息，電動汽車的充電需求信息以及光伏發電功率進行協同優化，得到當前時刻該系統最優運行策略集；