[发明专利]含新能源的电动车与建筑空调系统协同优化方法与装置

权利要求书

1.含新能源的电动车与建筑空调系统协同优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建样本参数集，所述样本参数集包括天气数据样本，电价参数，所有建筑中的设备参数，电动汽车出行规律参数，电动汽车位置状态与对应房间占用状态的耦合关系参数；

S2、收集当前天气数据，根据当前天气数据计算当前光伏发电功率；收集辆电动汽车位置状态和每间房间的占用状态，根据电动汽车位置状态得到电动汽车的充电需求信息，根据房间的占用状态得到房间的热舒适度需求，进而得到建筑空调系统的需求信息；

S3、在每个时段根据建筑空调系统的需求信息，电动汽车的充电需求信息以及光伏发电功率进行协同优化，得到当前时刻该系统最优运行策略集；

S4、根据S3得到的最优运行策略集对建筑空调系统和电动汽车充电桩进行控制；

其中，得到系统最优运行策略集的过程包括以下步骤：

S301、构建含新能源的建筑空调系统与电动汽车的数学模型，所述数学模型包括电动汽车出行的行程链模型、电动汽车剩余电量动态模型和建筑房间室内温度动态模型；

S302、确定目标函数及约束条件，目标函数使得该系统运行费用最小；

S303、基于天气数据、当前电动汽车位置状态和电动汽车行程链的不确定性，对未来系统状态进行预测；

S304、基于S1构建的样本参数集与S303得到的未来系统状态，对S301构建的数学模型和S302确定的约束条件，采用混合整数规划方法对所述目标函数求解，获得当前时段最优运行策略集；

所述S301中，电动汽车出行的行程链模型为：

其中，表示电动汽车i在k+1时段保持当前停车或行驶状态的剩余时间；表示电动汽车i在k时段保持当前停车或行驶状态的剩余时间；Δt为单个决策时段的长度，表示电动汽车i在k+1时段到达某栋建筑后的停车时间，表示电动汽车i在k+1时段离开某栋建筑后的行驶时间；

表示电动汽车i在k+1时段的所在位置；表示电动汽车i在k时段的所在位置；当电动汽车i在k时段停靠在建筑j中时，定义当电动汽车i在k时段在路上行驶时，定义是随机变量，表示电动汽车i在k+1时段到达某栋建筑；

所述S301中，电动汽车剩余电量动态模型为：

其中，为电动汽车i在k+1时刻的剩余电量，为电动汽车i在k时刻的剩余电量；为电动汽车i在k时刻的充电策略，为电动汽车i在k时刻的放电策略，P^i,V为电动汽车i的额定充放电功率，Δt是单个决策时段的长度，E^v,i,cap表示电动汽车i的电池容量，表示电动汽车在行驶时消耗电量与行驶时间的函数关系；

所述S301中，建筑房间室内温度动态模型为：

其中，为房间r在k+1时段的室内温度，表示k时段环境空气温度，μ表示HVAC系统的性能系数，和C^r是分别是房间r等效热阻和等效热容，为房间r在k时刻的空调运行策略，为房间r在k时段的室内温度；

S302中的目标函数为：

其中，P为预测周期，下标(n|k)为第k个时段对这个变量时段n时的取值的预测值，M为系统中包含的建筑总数，上标j为第j栋建筑，是建筑j在k时段从电网购买电量的功率，是建筑j在k时段向电网出售电量的功率，λ_(n|k)是k时段从电网买电的价格，β_(n|k)是k时段向电网卖电的价格，N为系统中包含的电动汽车总数，上标i为第i辆电动汽车，是电动汽车i在k时段基于电动汽车电池一次性投资与总寿命的惩罚费用；

S302中的约束条件包括电动汽车电池容量约束、出行电量需求约束、充电行为约束和基于电池寿命惩罚费用约束，房间用户室内热舒适度约束，以及建筑与电网能量交互约束；

电动汽车电池容量约束为：其中，Soc是为了防止过放对电动汽车电池寿命造成严重影响的剩余电量的下限；是电动汽车i在k时刻的剩余电量；

出行电量需求约束为：其中，E^v,i,cap为电动汽车i的电池容量，为电动汽车i在k时刻的出行能量需求；

充电行为约束为：为电动汽车i在k时刻的充电策略，表示电动汽车i在k时段的所在位置，为电动汽车i在k时刻的放电策略；

基于电池寿命惩罚费用约束为：

其中，表示电动汽车i在k时段开始充电，表示电动汽车i在k时段开始放电，和是辅助变量；为电动汽车i在k+1时刻的充电策略，为电动汽车i在k时刻的充电策略，为电动汽车i在k+1时刻的放电策略，为电动汽车i在k时刻的放电策略，是电动汽车i在k时段基于电动汽车电池一次性投资与总寿命的惩罚费用，ρ是用电动汽车电池价格和寿命计算得出的参数；

房间用户室内热舒适度约束为：

其中，T是一个极大的正整数；是用来表示房间r在时段k的被占用状态的二元变量，T⁺和T^-表示用户热舒适度需求对室内温度要求的上下限；

建筑与电网能量交互约束为：

其中，是建筑j在k时段从电网购买电量的功率，是建筑j在k时段向电网出售电量的功率，是在k时段停靠在建筑j中的电动汽车集合，P^i,V为电动汽车i的额定充放电功率，是根据太阳辐射强度计算出的k时段在建筑j中的光伏发电功率；B^j是在建筑j中所有房间的集合，为房间r在k时刻的空调运行策略，和均为二元变量，表示建筑j在k时段从电网买电，表示建筑j在k时段向电网卖电；F表示建筑与电网的交互功率容量。