[发明专利]一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法

说明书

本发明公开了一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法，首先建立了建筑的室内外热传递模型；并建立了家庭主要用电负荷空调、热水器和冰箱的热力学模型，模型中考虑了热交换速率，太阳热辐射强度，材料热容量等多种因素，优化过程中考虑了电网电价的变化情况以达到在满足居民用电要求的前提下经济最优的目标，同时从电网角度看，用户降低了在用电高峰时段的用电量并转移至低谷时段使用，提高了电力设备的利用率，降低了电网的调峰压力，其效果是互利共赢的。

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，特别是涉及一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法。

背景技术

在我国，由于大量消费电子产品以及电器的使用，家庭和办公领域的能源消耗正在剧烈增长，近年来我国居民生活用电量以每年几百亿千瓦时的速度增长。为到目前为止，我们所要创建的“绿色环保型社会”还处于最初级的阶段。节约能量消费主要靠人们形成良好的习惯，如关闭没有使用的电灯、提高/降低1℃空调温度的设定等。但是，上述方式节约的能量有限，对人们生活质量产生的损害也使其难以大范围推广。大量的使用节能电器虽然也可以达到减少用户电能消耗的目的，然而这种方式没有建立一个用户电能网络，使用户的所有电器可以协调运行，从而达到节能最大化的目的。基于上述问题，建立一个能量管理系统用以监测和管理电器能量使用显然是必要的。

家庭能量管理系统(Home energy management system,HEMS)作为智能电网在用户消费侧的重要组成部分，是指以信息和通信技术为手段，以在实现用户电器管理、监测和减少能量消费为目标，包括实现节约能量消费的所有必要元素的智能化系统。但是，现有的家庭能量管理系统中，不能很好地实现对家庭用电器的精确控制，无法保证居民用电与电网的价格信号相适应，最大限度的节省开支。

因此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法，解决了可实现对家庭用电器的精确控制，在保证居民用电舒适度的前提下响应电网的价格信号，最大限度地节省用电支出的问题。

为实现本发明的目的，一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法，包括以下步骤：建立计算建筑用电负荷的热力学模型；建立家庭主要用电负荷的热力学模型，所述家庭主要用电负荷的热力学模型包括家用空调、热水器和冰箱的热力学模型；将建筑用电负荷的热力学模型与家庭主要用电负荷的热力学模型与电网电价的变化情况相响应，从而控制用电支出。

本发明的一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法与现有技术相比，可实现对家庭用电器的精确控制，在保证居民用电舒适度的前提下，响应电网电价的变化情况，达到在满足居民用电要求的前提下经济最优的目标，最大限度地节省用电支出。同时，从电网角度看，用户降低了在用电高峰时段的用电量并转移至低谷时段使用，提高了电力设备的利用率，降低了电网的调峰压力。

附图说明

图1是太阳热辐射功率与室外温度曲线图。

图2是家庭负荷优化仿真结果图。

图3是家庭负荷优化前后对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明提出了一种基于建筑热力学模型的家庭能量管理算法，包括以下步骤：建立计算建筑用电负荷的热力学模型；建立家庭主要用电负荷的热力学模型，所述家庭主要用电负荷的热力学模型包括家用空调、热水器和冰箱的热力学模型；将建筑用电负荷的热力学模型与家庭主要用电负荷的热力学模型与电网电价的变化情况相响应，从而控制用电支出。

一、建筑用电负荷的热力学模型