北京工业大学王伟获国家专利权
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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利一种基于主被动储能高效利用的建筑能源系统优化调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120633938B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510942448.3,技术领域涉及:G06Q10/04;该发明授权一种基于主被动储能高效利用的建筑能源系统优化调度方法是由王伟;韩舒伦;孙育英;魏文哲;任锦阳设计研发完成,并于2025-07-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于主被动储能高效利用的建筑能源系统优化调度方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于主被动储能高效利用的建筑能源系统优化调度方法,属于能源管理与智能控制技术领域。通过集成多种柔性资源,实现能源高效利用、成本优化和热舒适度保障。建立四端预测模型,结合气象预报和运行数据,准确预测未来24h能源供需。采用双阶段优化调度,第一阶段优化热泵供暖水温,第二阶段精细化调度储能电池等设备。该方法实现多目标协同优化,充分挖掘柔性资源潜力,降低计算复杂度,便于实际应用,有效提升能源利用效率,降低运行成本,保障热舒适度,推动建筑能源管理系统的智能化与高效化发展,具有显著的经济与社会效益。
本发明授权一种基于主被动储能高效利用的建筑能源系统优化调度方法在权利要求书中公布了:1.一种基于主被动储能高效利用的建筑能源系统优化调度方法,其特征在于在,包括以下步骤: 步骤S1、收集建筑热工信息、供暖系统运行数据、光伏发电系统运行数据、家电运行数据、电动汽车及储能系统信息; 步骤S2、建立四端预测模型,包括:建筑传热动态预测模型、热泵能耗预测模型、光伏发电功率预测模型和家电负荷预测模型; 步骤S3、获取未来24h气象预报数据及分时电价; 步骤S4、将步骤S3获取的数据输入步骤S2的模型,得到未来24h室内温度、热负荷、热泵能耗、光伏发电功率及家电负荷的预测值; 步骤S5、执行双阶段优化调度; 步骤S2中,基于热阻热容类比原理,构建建筑传热动态预测模型,如下: 其中,Cai表示室内空气热容,Tai表示室内空气温度预测值,t表示时间,Tw_in表示非透明围护结构内表面温度,Rw_in表示非透明围护结构的内表面与室内空气换热热阻,Tr_in表示非透明围护结构屋顶内表面温度,Rr_in表示非透明围护结构屋顶与室内空气换热热阻,Tim表示内部蓄热体温度,Rim表示内部蓄热体与室内空气换热热阻,Tf表示辐射地板温度,Rf表示辐射地板与室内空气换热热阻,Qp为人员家电散热量,Qwin表示透明围护结构传热量,Cw和Cr分别表示非透明围护结构墙体和屋顶热容,Tw_out和Tr_out分别表示非透明围护结构墙体和屋顶外表面温度,Tw_in和Tr_in分别表示非透明围护结构墙体和屋顶内表面温度,Rw和Rr分别表示非透明围护结构墙体和屋顶传热热阻,Rw_out和Rr_out分别表示非透明围护结构墙体和屋顶外表面与室外空气换热热阻,Rw_in和Rr_in分别表示非透明围护结构墙体和屋顶内表面与室内空气换热热阻;Tao表示室外空气温度,Qsolar_w和Qsolar_r分别表示非透明围护结构墙体和屋顶表面太阳辐射得热量,Cim表示内部蓄热体热容,Qsolar_im表示透过窗户与内蓄热体换热的太阳辐射得热量; 步骤S5中,第一阶段,以系统运行成本最小化和室内温度偏差最小化为目标,采用仿生学算法动态优化空气源热泵供水温度,结合建筑热惰性实现被动储能调度,第一阶段优化调度的目标函数为: JTws,set,0,Tws,set,2,...,Tws,set,23=Mina×CHVAC+ΔTai; 其中,JTws,set,0,Tws,set,2,...,Tws,set,23表示水温调度目标函数值,Tws,set表示最佳的空气源热泵水温设定值,a表示成本权重因子,和分别表示水温设定的最小和最大允许值,ΔTai为室温的均方根偏差,CHVAC为下一日供暖系统运行成本,计算公式如下: PHVACt=PASHPt+PPUMPt; 其中,PHVACt表示系统电耗,由热泵电耗PASHPt与水泵电耗PPUMPt组成,PHVAC_gridt表示热泵系统的电网用电量,PPVt为t时刻的光伏发电量,yTOUt为t时刻的分时电价; ΔTai为室温的均方根偏差,根据下一日室内逐时温度Tait和下一日室内逐时设定温度Tai,sett计算得出: 步骤S5中,第二阶段,基于第一阶段未消纳的光伏发电剩余量,采用混合整数线性规划算法优化储能电池充放电功率、电动汽车充放电功率及可调节家电的运行功率,第二阶段优化调度的目标函数为: JPc,0,Pdc,0,Pev_c,0,Pev_dc,0,Pad,z,0,Psh,j1,0...,Pc,23,Pdc,23,Pev_c,23,Pev_dc,23,Pad,z,23,Psh,j,23=MinCsys; 其中,JPc,0,Pdc,0,Pev_c,0,Pev_dc,0,Pad,z,0,Psh,j,0...,Pc,23,Pdc,23,Pev_c,23,Pev_dc,23,Pad,z,23,Psh,j,23表示二阶段建筑能源系统调度目标函数,Pc、Pdc表示最佳时的电池充放电功率,Pev_c、Pev_dc表示最佳的电车充放电功率,Pad,z表示第z种可调节家电的用电功率,Psh,j表示第j种转移负荷的家电的用电功率; Csys为下一日建筑能源系统运行成本,求解公式如下: 其中,Pgridt表示经过优化调度后需要从电网购买的电量,pt表示t时刻的分时电价,其求解过程建立电力平衡模型,如下: Pgridt+Pdct+Pev_dct≥PHVACt; Pgridt+Pdct+Pev_dct+Ppv_unusedt≥Pappt+Papp_flet+Pct+Pev_ct; 其中,Ppv_unusedt表示一阶段未被消纳的光伏发电功率,Pct、Pev_ct和Pdct、Pev_dct表示电池和电车的充放电功率,Pappt和Papp_flet表示其余家电的基础负载和柔性负载。
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