面向工商业负荷的智能用电能量管理建模及优化研究

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1、第一章绪论在建筑能源管理信息调研方面，文献[15]综述了建筑能源消耗的现状并分析其特点，并调研了建筑内能源用途的构成，尤其强调了暖通空调系统（HVAC）的重要性。文献[16]调查了新形势下非居民类建筑中智能能源管理的潜力，重点研究了建筑自动化、室内通信系统等，尤其关注于办公及管理类建筑的需求侧管理潜力，因为这类建筑具备很好的电力或非电力能源的存储能力。文献[17]以香港铜锣湾综合商业大楼为例，审计了公共设备和租户空调、照明、办公等负荷的能源消耗情况。文献[18]介绍了建筑能耗分析软件Energy

2、Plus的基本原理、特点和功能，为建筑能耗信息的获取提供了计算机方法。在建筑能量管理优化控制方面，文献[19]提出了评价建筑能量利用效率模型，为定量评价建筑物消耗能源的有效性提供了一种算法，为末端用能设备提供能效的优化控制策略，并在此基础上针对建筑物中那些以系统方式而非孤立设备方式工作的用能设备的整体工作效率进行了优化研究。文献[20]详细分析了公共建筑物内所安装的能量控制系统的结构，站在系统全局的高度充分利用现有楼宇自动控制系统，提出综合的优化控制方法，尤其关注对中央空调系统的监控和优化控制，

3、以达到整体优化。文献[21]针对大型商业建筑中多台制冷机系统研究了一种在线优化控制策略，包括冷冻水供水温度优化、制冷机时序控制、启动优化控制和建筑峰值负荷控制。文献[22]提出了环境健康信息管理平台的概念，划分出指示环境健康的指标，建立相关环境约束条件，并提出相应的优化控制逻辑用以营造一个舒适健康环保的室内环境。但上述这些研究所提出的改善依然停留在静态的控制设计层面上，虽然在整体上提高了建筑物的全局能效，却没有动态化的适应系统结构调整或者其他系统变化方面的能力，更没有智能管理的意味。究其原因，在

4、于研究所使用的系统元件或整体模型以及优化控制模型均未考虑智能化的因素。文献[23]针对智能建筑提出一个模糊自适应温度舒适性模型，采用粒子群优化算法求解满足舒适区间限制的温度设定点，并应用多代理控制系统实现建筑的能量管理。文中还使用灰度预测方法预测室外温度，并将预测模块集成到舒适性模型中，提高了智能建筑控制的温度舒适性并降低了电力花费。文献[24]考虑到智能绿色建筑信息的巨量和复杂度，通过有序加权平均方法进行信息聚合，建立建筑室内能量与舒适度管理模型，采用粒子群智能优化算法求解多代理控制系统目标，

5、以期通过最少的能量消耗达到高水平的舒适度。文献[25]将整体建筑分成若干个分区，建立其多区模型，采用多代理控制系统和粒子群优化算法，在保证环境舒适性的同时提高建筑能效。文献[26]介绍了上海世博园中建造的国家电网企业管的楼宇智能用电能量管理系统，采用双向互动技术实现楼宇节能综合控制。3第一章绪论上述研究揭示了智能建筑能量管理建模及优化控制智能化的模式，但其并未[27][28,29]考虑到最新的技术形势，尤其是分布式发电及储能技术、电力需求响应以及电力市场的发展，这些技术的进步深刻地改变着用电侧的

6、行为模式。这些理论和技术也为工商业负荷的能量管理提供了新的方法和手段。在建筑集成分布式发电及储能技术方面，文献[30]分析了独立的分布式微型燃气轮机发电的经济性，论证了这种能源供应方式在可靠性上可以达到相同甚至更高于传统的集中供电，同时还能降低整体开支，并以实例展示了将微型燃气轮机应用于高功率因数商业负荷时的显著经济优势。文献[31]以微网为背景研究储能技术对需求响应和碳排放的影响，建立了一个以年费用最小为目标的分布式能源吸纳模型，表现为混合整数线性规划问题。文章显示商业建筑分布式电源优化中采用

7、储能技术能够有效地响应动态电价，并能够改善负荷曲线，对节能减排具有重要意义。文献[32]为美国能源部西北太平洋国家实验室（PNNL）针对储能在商业建筑中作用的研究报告，研究较为全面，此处不再赘述。在建筑能源管理集成需求响应技术方面，文献[33]考虑到建筑能源供应侧与需求侧的诸多方面，包括本地分布式发电、储能、电动汽车、动态电价以及负荷管理系统，将此类建筑微网的能量管理问题视作大规模优化问题，并讨论了混合整数非线性带约束优化方法。文献[34]采纳自动需求响应机制，能够预测为了给定的奖励报酬需要削减

8、的负荷量，在此基础上开发新的暖通空调控制技术，能够兼顾节能和舒适性。文献[35]为建筑能源管理问题建立了一个需求响应适应框架模型，将传统的“供需匹配”模式转变为“供应-存储-需求-时间转移-适应”新模式，与没有需求响应策略的建筑能源管理系统相比，文中所提优化方法能够达到至少35%的节能效果。文献[36]提出一个办公环境监控系统，并通过动态电价与智能电网相联系。这个系统能够按照使用者规定的条约来制定办公设备的运行计划，在不影响使用者舒适性和办公效率的前提下最小化系统运行消耗。文献[37]提出一种为