本發明涉及綜合能源系統，具體涉及一種考慮熱虛擬儲能和光環境設計的多樓宇綜合能源系統低碳調度方法。

背景技術：

1、隨著人口增長和經濟的快速發展，樓宇建筑對能源的需求急劇上升。樓宇綜合能源系統作為一種創新型能源管理方式，利用多種能源形式協調優化，以樓宇為載體，通過整合電力、熱能、冷能、氣能等多種能源形式，并結合先進的能源管理與控制技術，實現了能源的多樣化供給和高效利用。當前樓宇綜合能源系統的設計，不僅需關注能源供給與消耗的優化，還應考慮樓宇內物理環境的綜合調控。特別是樓宇的蓄熱和室內光環境的可調控制，已成為降低碳排放的重要策略之一。因此，發展一種同時考慮蓄熱和光環境設計的樓宇綜合能源系統調度方法，已成為建筑節能和低碳轉型的關鍵趨勢。

2、目前，樓宇綜合能源系統的研究主要集中在多種能源形式的優化與管理，如電力、天然氣等的高效利用，以及傳統采暖和制冷技術的改進，但卻忽視了建筑本身的蓄熱特性及自然光與可調人工照明的潛力。現有研究中，少有關注將建筑材料的蓄熱功能與光環境設計相結合，導致能源利用效率較低，且難以應對能源需求的波動。此外，現有樓宇綜合能源系統普遍缺乏靈活的調節能力，未能根據環境變化動態調整能源使用，導致碳排放較高。因此，如何通過多能互補與可調資源的精確控制，提升樓宇綜合能源系統的性能，仍然是當前研究中的重要難題。

技術實現思路

1、本發明是為了解決上述現有技術存在的不足之處，提出一種考慮熱虛擬儲能和光環境設計的多樓宇綜合能源系統低碳調度方法，以期能將樓宇本身蓄熱與光環境設計結合，最大限度發掘樓宇可調資源的潛力，在滿足多用戶用能需求的條件下對設備、室內溫度和室內光環境進行控制，從而能提升樓宇綜合能源系統的性能和能源利用效率，并維持系統的低碳性。

2、為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

3、本發明一種考慮熱虛擬儲能和光環境設計的多樓宇綜合能源系統低碳調度方法的特點在于，包括以下步驟：

4、步驟1、根據室內平均照度，利用式(1)搭建天然采光和人工照明結合的樓宇照明能耗控制模型；

5、??????????????????(1)

6、式(1)中，t為任一時刻；為樓宇i的墻面集合；為樓宇i中任一方向的墻面；為t時刻樓宇i所需的照明功率；為t時刻樓宇i室內的綜合照度值；為樓宇i所需照明的面積；表示t時刻樓宇i中任一方向的墻面m在單位面積上接受的太陽總輻射強度；為t時刻樓宇i中任一方向的墻面m的透光圍護面積；表示光視效能；為太陽得熱系數；表示樓宇i的照明光效；表示樓宇i的空間利用系數；表示樓宇i的照明維護系數；

7、步驟?2、根據多樓宇中用戶對能源、室內熱環境和光環境的需求，建立多樓宇綜合能源系統中不同能源類型設備的數學模型，其中，能源類型包括：電、熱、冷、氣；設備包括：光伏設備pv、燃氣輪機gt、余熱鍋爐whb、燃氣鍋爐gb、電制冷機er、吸收式制冷機ar、電儲能ess、熱儲能hes；

8、步驟?3、以總碳排放量最小為目標，建立多樓宇綜合能源系統調度模型的目標函數；

9、步驟?4、建立多樓宇綜合能源系統調度模型的約束條件，包括：設備運行約束、樓宇熱虛擬儲能約束、照明控制約束、能量守恒約束、電能共享約束；

10、步驟5、調用cplex求解器對多樓宇綜合能源系統調度模型進行求解，得到最優碳排放量和設備最優運行方案。

11、本發明所述的一種考慮熱虛擬儲能和光環境設計的多樓宇綜合能源系統低碳調度方法的特點也在于：所述步驟3中是利用式(2)建立目標函數：

12、??????????????????????(2)

13、式(2)中：、、分別為多樓宇綜合能源系統購電的實際碳排放量、燃氣輪機gt和燃氣鍋爐gb的實際碳排放量，并有：

14、??????????(3)

15、式(3)中，t表示總時刻；n表示樓宇集合；、、分別表示三個購電碳排放參數；、和表示燃氣輪機gt和燃氣鍋爐gb的三個碳排放參數。

16、進一步的，所述步驟4中的約束條件包括：

17、步驟4.1?設備運行約束：

18、步驟4.1.1、利用式(4)建立樓宇i的光伏設備pv的設備約束：

19、??????????????????????(4)

20、式(4)中，表示樓宇i的光伏pv在t時刻的輸出功率值；表示標準狀態下光伏電池的輸出功率；、分別表示樓宇i的光伏pv在t時刻的輻照度、光伏pv在標準條件下的輻照度；表示功率溫度系數；、、、分別表示樓宇i的光伏pv的工作溫度、室外溫度、標準狀態下的溫度、電池板的額定溫度；表示樓宇i的光伏pv在t時刻的實際出力；

21、步驟4.1.2、利用式(5)建立樓宇i的燃氣輪機gt、余熱鍋爐whb和燃氣鍋爐gb的設備約束：

22、??????????????????(5)

23、式(5)中，表示樓宇i的燃氣輪機gt在t時刻輸出電功率；表示燃氣輪機gt的發電效率；表示天然氣的熱值；表示樓宇i的燃氣輪機gt在t時刻的天然氣消耗量；表示樓宇i的燃氣輪機gt在t時刻輸出的余熱；表燃氣輪機gt的散熱損失系數；表示樓宇i的余熱鍋爐whb在t時刻利用燃氣輪機gt的余熱輸出的熱功率；表示余熱鍋爐余whb的熱回收效率；表示樓宇i的燃氣鍋爐gb在t時刻的輸出熱功率；表示燃氣鍋爐gb的熱效率；表示樓宇i的燃氣鍋爐gb在t時刻天然氣消耗量；為0-1變量，表示樓宇i的燃氣輪機gt在t時刻的投運狀態，0代表不投運，1代表投運；表示樓宇i的燃氣輪機gt的輸出電功率上限；表示樓宇i的燃氣輪機gt的輸出電功率下限；表示樓宇i的燃氣輪機gt的爬坡上限；表示樓宇i的燃氣輪機gt的爬坡下限；為0-1變量，表示樓宇i的燃氣鍋爐gb在t時刻的投運狀態，0代表不投運，1代表投運；表示樓宇i的燃氣鍋爐gb的輸出熱功率上限；表示樓宇i的燃氣鍋爐gb的輸出熱功率下限；表示樓宇i的燃氣鍋爐gb的爬坡上限；表示樓宇i的燃氣鍋爐gb的爬坡下限；

24、步驟4.1.3、利用式(6)建立樓宇i的電制冷機er的設備約束：

25、???????????????????(6)

26、式(6)中，表示樓宇i的電制冷機er在t時刻輸出冷功率；表示電制冷機er的能效比；表示樓宇i的電制冷機er在t時刻消耗的電功率；為樓宇i的吸收式制冷機ar在t時刻輸出的冷功率；表示樓宇i的吸收式制冷機ar在t時刻吸收的熱功率；表示吸收式制冷機ar的能效比；為0-1變量，表示樓宇i的電制冷機er在t時刻的投運狀態，0代表不投運，1代表投運；表示樓宇i的電制冷機er的輸出冷功率上限；表示樓宇i的電制冷機er的輸出冷功率下限；為0-1變量，表示樓宇i的吸收式制冷機ar在t時刻的投運狀態，0代表不投運，1代表投運；表示樓宇i的吸收式制冷機ar的輸出冷功率上限；表示樓宇i的吸收式制冷機ar的輸出冷功率下限；

27、步驟4.1.4、利用式(7)建立樓宇i的儲能設備的設備約束：

28、????????????(7)

29、式(7)中,?、分別表示樓宇i的電儲能ess、熱儲能hss在t時刻存儲的能量；、分別表示樓宇i的電儲能ess在t時刻的充、放能功率；、分別表示樓宇i的熱儲能hss在t時刻的充、放能功率；、表示電儲能ess的充放電效率；、表示熱儲能hss的充放熱效率；表示調度時間間隔；、表示樓宇i的電儲能ess的容量上下限；、表示樓宇i的熱儲能hss的容量上下限；、為0-1變量，分別表示i樓宇i的電儲能ess、熱儲能hss在t時刻的充能狀態，0代表不充能，1代表充能；、為0-1變量，分別表示樓宇i的電儲能ess、熱儲能hss在t時刻的釋放狀態，0代表不釋放能量，1代表釋放能量；、分別表示樓宇i的電儲能ess的充電功率上、下限；、分別表示樓宇i的電儲能ess放電功率上、下限；、分別表示樓宇i的熱儲能hss的充熱功率上、下限；、分別表示樓宇i的熱儲能hss的放熱功率上、下限；表示調度末時刻；表示調度始時刻；

30、步驟4.2、?利用式(8)建立樓宇i的熱虛擬儲能約束：

31、?????????(8)

32、式(8)中：表示空氣密度；表示空氣比熱容；表示樓宇i的室內空氣容量；表示樓宇i在t時刻的室內溫度；表示樓宇i在t時刻的外墻與室外傳遞的熱量；表示樓宇i在t時刻的外窗與室外傳遞的熱量；表示樓宇i在t時刻的室內自散熱量；表示樓宇i在t時刻的太陽輻射外墻傳遞的熱量；表示樓宇i在t時刻的太陽輻射外窗傳遞的熱量；表示樓宇i在t時刻溫度控制的制冷功率；表示樓宇i在t時刻溫度控制的制熱功率，并有：

33、?(9)

34、式(9)中，表示樓宇i的任一方向的墻面m的傳熱系數；表示樓宇i的任一方向的墻面m的傳熱面積；表示樓宇i的任一方向的墻面m上外窗的傳熱系數；表示樓宇i的任一方向的墻面m上外窗的傳熱面積；表示人體的散熱量；表示樓宇i在t時刻的內部人員數量；表示群集系數；表示鎮流器的消耗功率系數；表示燈罩隔熱系數；表示樓宇i在t時刻的照明功率；表示使用系數；表示安裝系數；表示負荷系數；表示樓宇i電子設備在t時刻的平均用電功率；表示樓宇i的的任一方向的墻面m的太陽輻射吸收系數；表示樓宇i的任一方向的墻面m對太陽輻射的熱阻；表示樓宇i的任一方向的墻面m在t時刻的輻照度；表示樓宇i的任一方向的墻面m的窗戶透射率；表示樓宇i的任一方向的墻面m的遮陽系數；為樓宇i任一方向的墻面m在t時刻的透光圍護面積；表示樓宇i在t時刻的虛擬儲能功率；表示樓宇i在t時刻的溫度設定值；并有：

35、?????????????????????(10)

36、式(10)中，、分別表示保持樓宇i的用戶舒適度的溫度上限、下限；、分別表示保持樓宇i的用戶舒適度的溫度變化上限、下限；表示樓宇i在t-1時刻的室內溫度；

37、步驟4.3、利用式(11)建立照明控制約束：

38、??????????????????????????(11)

39、式(11)中：和分別為保持樓宇i的室內舒適照度的最大值和最小值；

40、步驟4.4、?利用式(12)建立購售能約束：

41、????????????????(12)

42、式(12)中：、分別表示樓宇i的購買、售賣電功率的最大值；、分別表示樓宇i的購買、售賣電功率的最小值；表示樓宇i在t時刻購電0-1變量，0代表非購電，1代表購電；表示樓宇i在t時刻售電0-1變量，0代表非售電，1代表售電；

43、步驟4.5、利用式(13)建立能量守恒約束：

44、?(13)

45、式(13)中，表示樓宇i在t時刻的常規電負荷；表示樓宇i在t時刻的常規熱負荷；表示樓宇i在t時刻的常規冷負荷；表示t時刻的樓宇i與樓宇j之間的共享電功率；

46、步驟4.6、利用式(14)建立電能共享約束：

47、????????????????????????(14)

48、式(14)中：表示樓宇i與樓宇j之間的電能共享最大功率。

49、本發明一種電子設備，包括存儲器以及處理器的特點在于，所述存儲器用于存儲支持處理器執行所述多樓宇綜合能源系統低碳調度方法的程序，所述處理器被配置為用于執行所述存儲器中存儲的程序。

50、本發明一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程序的特點在于，所述計算機程序被處理器運行時執行所述多樓宇綜合能源系統低碳調度方法的步驟。

51、與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

52、1.本發明提出一種多樓宇綜合能源系統的設備結構，包括：光伏設備pv、燃氣輪機gt、余熱鍋爐whb、燃氣鍋爐gb、電制冷機er、吸收式制冷機ar、電儲能ess、熱儲能hes。考慮到樓宇的蓄熱特性和人工照明的可調潛力，提出了考慮熱虛擬儲能和光環境設計的多樓宇綜合能源系統低碳調度方法，通過對樓宇設備、樓宇圍護蓄熱和人工照明的協同優化控制減少了碳排放，在滿足可靠運行的基礎上，實現了樓宇綜合能源系統內能量的合理分配。

53、2.本發明的多樓宇綜合能源系統低碳調度方法將多樓宇進行整合，采用電能共享的方式進行連接，充分利用了電能具有便于傳輸的特點，擴大了能源系統的覆蓋范圍。通過電能共享，各樓宇綜合能源系統可利用的能源范圍擴大，實現了能源在時空上的互補，不僅保障了各個樓宇主體的負荷供能，而且通過多類型能源互濟，實現了整個系統的低碳運行。