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专利号: 2023103298007
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-06-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种综合能源楼宇能耗智能调控设备,其特征在于,包括数据采集单元(1)、供电单元(2)、供电端参数采集控制模块(3)、控制单元(4)、负荷单元(5)以及能源管理策略设计单元(6);

所述数据采集单元(1)通过楼宇内多点安装的传感器模块进行数据采集,传感器模块包括对楼宇各区域室内温度进行检测的温度传感器X以及对各区域用于储存楼宇用户非饮用热水供应的储水箱温度进行检测的温度传感器T;检测的温度数据传入控制单元(4)的控制模块中(9);

所述供电单元(2)包括分布式能源系统、冷热电联产系统CCHP机组以及配电网三种供能方式,供电端参数采集控制模块(3)对供电单元(2)各供能方式的供电功率时时检测并记录数据输入至控制单元(4)中的控制模块(9);所述供电单元与所述负荷单元连接;

所述控制单元(4)的联网模块(7)实时接收当天的实时电价、燃气价格,并传输给控制模块(9);所述控制模块(9)中设置有目标函数,所述能源管理策略设计单元(6)通过基于混合策略改进的鲸鱼优化算法MS‑WOA优化控制模块(9)的内置目标函数,并寻优输出最佳结果下的供能方式,通过控制模块(9)对供电端参数采集控制模块(3)下达控制指令,调节各供能机组功率;

所述目标函数为:

Ein Ehw

式中,F1为用户舒适度最优目标函数,F2为经济最优函数,Tt 和Tt 为室温和水温的在gridt时刻期望值;TOUt为t时刻的智能分时电价;Pt 为t时刻网购电功率; 为t时刻天然CCHP气价格,ft 为t时刻天然气消耗速率;

所述能源管理策略设计单元(6)通过MS‑WOA算法优化控制模块(9)的内置目标函数,并寻优输出最佳结果下的供能方式,主要包括如下步骤:步骤1:初始化参数,种群规模N,空间维度dim,种群的可搜索空间[ub,lb],迭代次数T;

步骤2:采用Sobol序列对种群位置进行初始化,每组种群对应F1,F2两个目标函数;

步骤3:计算个体适应度值,并找出最优适应度值及对应的最优个体;

步骤4:判定最优适应度值连续10代是否发生变化,如发生变化则对最优个体进行变异操作,否则进入步骤5,变异操作公式(1)如下*

其中, 为当前最优值经柯西扰动后得到的新值,x (t)每次迭代的最优解,cauchy(0,

1)为柯西算子,f(x)标准柯西分布函数;

步骤5:对非线性因子a、参数A、自适应权重W(t)进行更新,同时更新c、p,更新公式(2)‑(4)如下:其中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数;

步骤6:对个体位置更新并对p、|A|进行判定,当p<0.5时,若|A|>1,进入步骤7,若|A|≤1,进入步骤8,当p≥0.5时,进入步骤9;

步骤7:进行全局搜索,根据式(5)进行随机性学习更新较差个体位置,进一步根据式(6)更新个体位置:x(t+1)=xrand(t)×w‑A×Drand,p<0.5,|A|>1    (6)其中,xrand为捕猎群体中的任意鲸鱼位置,x(t)为当前位置,t为当前迭代次数,学习因子rand(0,1)是(0,1)间的随机数,体现每个个体学习能力的差异,经过学习后,如果f(xnew)<f(x),则种群接受新个体xnew并取代个体x,否则种群拒绝劣体xnew;

步骤8:包围猎物,根据式(7)更新个体位置:

*

x(t+1)=x(t)×w‑A×D1,p<0.5,|A|≤1    (7)*

其中,D1每次迭代的最优解,当A∈[‑1,1]间的随机值时x(t+1)从x(t)向x (t)迭代更新,逐渐靠近包围最优解;

步骤9:进行螺旋气泡网捕食,根据式(8)更新个体位置:bl *

x(t+1)=D2e cos(2πl)+x(t)×(1‑w),p≥0.5     (8)步骤10:判断是否满足迭代终止条件,满足则输出舒适度目标函数F1与经济性目标函数F2的最优解并输出最优情况下各供电机组的功率及最佳室温与水温,否则进入步骤4继续执行;

步骤11:将得到的最优情况下各供电机组的功率及最佳室温与水温传输给控制模块下达调节指令。

2.根据权利要求1所述的一种综合能源楼宇能耗智能调控设备,其特征在于,所述控制单元(4)中还包括报警模块(8),所述报警模块(8)与控制模块(9)协同工作,当所检测的温度参数超过设定的阈值时,所述报警模块(8)启动报警操作并且通过控制模块(9)对相应负荷单元(5)中设备紧急断电。

3.根据权利要求2所述的一种综合能源楼宇能耗智能调控设备,其特征在于,所述负荷单元(5)包括保障用户体验设备和常规设备;保障用户体验设备包括暖风设备、热水设备以及空调;常规设备包括打印机、服务器。