一种写字楼能源策略生成方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种写字楼能源策略生成方法及系统，属于写字楼技术领域，包括：一、预测写字楼第二天每小时所需的能量；二、获取写字楼不同时间段的电价数据；三、对写字楼各能源设备在不同时间段的工作时间进行建模，将工作时间以及各个设备的实际放能、蓄能功率抽象为一个向量，该向量为需要进行优化的目标向量；设置需要最小化的目标函数，确定各种约束条件；约束条件包括设备的平均放能量或蓄能量、设备的能效比、设备工作时间、供能大于用能的限定条件；四、对目标向量赋初始值，并将目标向量、目标优化函数、约束条件一同代入序列二次非线性规划算法中进行优化；五、根据优化后的目标向量推出各能源设备的最佳工作时间，以及最小总电费。

【技术实现步骤摘要】
一种写字楼能源策略生成方法及系统
本专利技术属于写字楼
，特别是涉及一种写字楼能源策略生成方法及系统。
技术介绍
随着国际社会对可再生能源应用、节约用电的需求高涨，智能用电方向的研究变得越来越火热。在智能电表与高级测量体系的研究推广方面，我国相关技术已经接近甚至领先国际水平，例如电器耗能采集、智能社区建设、物联网等领域进展神速。但是在用电服务技术方面，我国较欧美国家发展较慢，这是我国亟待解决的问题之一。随着物联网技术和智能用电技术的发展，能源设备的自动控制成为了可能，在满足使用要求的同时，还需要通过优化设备用电时间，降低用电成本，改善电网负荷曲线，利用储能技术进行削峰填谷，以帮助企业更好地控制能源消费，实现能源节约和成本优化。写字楼能源策略的研究已成为国内外关注的热点，并提出了多种优化方法。现有的写字楼能源策略生成方法中，大多数方法仅仅考虑了一般能源设备的控制策略，而没有或者没有充分考虑储能设备的应用策略，这使得写字楼无法利用不同电价区间的电价差值进行削峰填谷，无法减少电价高峰期的用电成本；除此之外，大多数现有的写字楼能源策略生成方法都只能针对特定的设备进行策略生成，泛化能力较差，缺乏普遍适用性。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统技术无法充分利用峰谷电价进行削峰填谷，且方法泛化能力不强的技术问题。本专利技术的第一目的是提供一种写字楼能源策略生成方法，包括如下步骤：S1、预测本大楼第二天每小时所需的能量，以便后续计算；S2、获取当地不同时间段的电价数据，以便后续计算；S3、对大楼各能源设备在不同时间段的工作时间进行建模，将工作时间以及各个设备的实际放能、蓄能功率抽象为一个向量，该向量就是需要进行优化的目标向量；设置需要最小化的目标函数，在本文中就是总电费计算函数；确定各种约束条件，包括设备的平均放能量或蓄能量，设备的能效比，设备工作时间，供能大于用能等限定条件等；S4、对目标向量赋初始值，并将目标向量、目标优化函数、约束条件一同代入序列二次非线性规划算法中进行优化；S5、待优化结束后，根据优化后的目标向量推出各能源设备的最佳工作时间，以及最小总电费。进一步地，预测大楼第二天每小时所需能量的方法利用了大楼历史能量数据、天气数据、时间数据，使用Stacking模型融合算法集成多种回归模型对数据进行训练，然后使用训练后的模型进行能量预测。进一步地，不同时间段的电价数据包括该大楼所在区域不同时间段的峰、谷、平电价，由供电部门设定。一般来说峰价对应于用电高峰期，谷价对应用电低谷期，其余时间则为平价。进一步地，大楼能源设备包含三种类型的设备，即产能设备、储能设备、用能设备。进一步地，对大楼各能源设备在不同时间段的工作时间进行建模中的不同时间段指的就是前面所述该大楼所在区域峰、谷、平电价的不同时间段。进一步地，大楼能源设备并不指定为特定设备，可以根据实际大楼设备情况进行调整。进一步地，需要最小化的总电费函数，就是通过峰、谷、平的电价和单个设备在不同时间段的工作时间对应相乘，再乘单个设备的电功率(放能功率或储能功率与能效比的比值)，最后再将所有设备的计算结果加起来得到最终结果，目标就是让这个最终结果的值最小。进一步地，计算总电费函数时，应该考虑用电损耗，以及储能设备在储存能量时能量的消耗，这些损耗需要通过统计得到平均值，在计算电费时考虑进去。进一步地，各种约束条件的选择需要以实际情况为准，例如某些设备只能在某些时间段开启(如太阳能设备只在白天开启，水蓄能蓄能只在谷价时开启)，多个设备不能在同一个时间段开启等，除此之外，还要保证供能大于用能(如可提供的热量大于需要消耗的热量或可提供的冷量大于需要消耗的冷量)。进一步地，序列二次规划算法采用的是Python提供的开源数学、科学和工程计算包SciPy的minimize优化器，它是一种灵活的非线性优化工具，本专利技术采用的是它的最小化约束优化方法SLSQP，该方法是求解中小规模的非线性规划问题的最优秀算法之一。进一步地，使用优化后的目标向量推出各能源设备在不同时间段的工作时间时要按照之前的建模方式给出每一个能源设备的最佳工作时间。本专利技术的第二目的是提供一种写字楼能源策略生成系统，包括：预测模块：预测写字楼第二天每小时所需的能量；数据获取模块：获取写字楼不同时间段的电价数据；建模模块：对写字楼各能源设备在不同时间段的工作时间进行建模，将工作时间以及各个设备的实际放能、蓄能功率抽象为一个向量，该向量为需要进行优化的目标向量；设置需要最小化的目标函数，确定各种约束条件；所述约束条件包括设备的平均放能量或蓄能量、设备的能效比、设备工作时间、供能大于用能的限定条件；优化模块：对目标向量赋初始值，并将目标向量、目标优化函数、约束条件一同代入序列二次非线性规划算法中进行优化；结果输出模块：根据优化后的目标向量推出各能源设备的最佳工作时间，以及最小总电费。进一步地，所述预测模块利用写字楼历史能量数据、天气数据、时间数据，使用Stacking模型融合算法集成多种回归模型对数据进行训练，然后使用训练后的模型进行能量预测。进一步地，不同时间段的电价数据包括该写字楼所在区域不同时间段的峰、谷、平电价；所述写字楼能源设备包括产能设备、储能设备和用能设备。进一步地，所述序列二次非线性规划算法采用的是Python提供的开源数学、科学和工程计算包SciPy的minimize优化器。本专利的第三专利技术目的是提供一种实现上述写字楼能源策略生成方法的计算机程序。本专利的第四专利技术目的是提供一种实现上述写字楼能源策略生成方法的信息数据处理终端。本专利的第五专利技术目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的写字楼能源策略生成方法。本专利技术的优点及积极效果为：通过采用上述技术方案，本专利技术具有如下的技术效果：本专利技术采用序列二次非线性规划算法对写字楼的能源设备在各个时间段的工作时间进行建模，便于准确地计算出最佳的设备运行时间；利用楼宇能量预测得到供冷、供暖所需能量数据，再根据供电部门设定的各时间段电价，以及各设备的功率和设备工作时间的限定条件等对模型进行约束，在满足供能需求的情况下不断优化使总电费最小化，最后根据优化后的结果推出各个能源设备的最佳运行时间，既减少了大楼的电费开支，又避免了能源的浪费，具有良好的经济效益和社会效益。(1)本专利技术充分考虑了储能设备对减少电价高峰期用电量的作用，利用储能设备在谷价进行蓄能，并在电价高峰期进行放能，以达到从总体上减少用电总开支的效果，并且谷价蓄能也避免了电力资源的浪费，有利于节能；(2)本专利技术中的设备并没有与特定设备绑定，每个设备都被抽象为不同时间段的工作时间向量，所以很容易就能够对参与优化的设备进行增加、删除、修改，满足了不同大楼设备差异造成的泛化需求，具有普遍适用性。附图说明图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种写字楼能源策略生成方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、预测写字楼第二天每小时所需的能量；/nS2、获取写字楼不同时间段的电价数据；/nS3、对写字楼各能源设备在不同时间段的工作时间进行建模，将工作时间以及各个设备的实际放能、蓄能功率抽象为一个向量，该向量为需要进行优化的目标向量；设置需要最小化的目标函数，确定各种约束条件；所述约束条件包括设备的平均放能量或蓄能量、设备的能效比、设备工作时间、供能大于用能的限定条件；/nS4、对目标向量赋初始值，并将目标向量、目标优化函数、约束条件一同代入序列二次非线性规划算法中进行优化；/nS5、根据优化后的目标向量推出各能源设备的最佳工作时间，以及最小总电费。/n

【技术特征摘要】
1.一种写字楼能源策略生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、预测写字楼第二天每小时所需的能量；
S2、获取写字楼不同时间段的电价数据；
S3、对写字楼各能源设备在不同时间段的工作时间进行建模，将工作时间以及各个设备的实际放能、蓄能功率抽象为一个向量，该向量为需要进行优化的目标向量；设置需要最小化的目标函数，确定各种约束条件；所述约束条件包括设备的平均放能量或蓄能量、设备的能效比、设备工作时间、供能大于用能的限定条件；
S4、对目标向量赋初始值，并将目标向量、目标优化函数、约束条件一同代入序列二次非线性规划算法中进行优化；
S5、根据优化后的目标向量推出各能源设备的最佳工作时间，以及最小总电费。


2.根据权利要求1所述的写字楼能源策略生成方法，其特征在于，所述S1为：利用写字楼历史能量数据、天气数据、时间数据，使用Stacking模型融合算法集成多种回归模型对数据进行训练，然后使用训练后的模型进行能量预测。


3.根据权利要求1所述的写字楼能源策略生成方法，其特征在于，不同时间段的电价数据包括该写字楼所在区域不同时间段的峰、谷、平电价；所述写字楼能源设备包括产能设备、储能设备和用能设备。


4.根据权利要求1所述的写字楼能源策略生成方法，其特征在于，所述序列二次非线性规划算法采用的是Python提供的开源数学、科学和工程计算包SciPy的minimize优化器。


5.一种写字楼能源策略生成系统，其特征在于，包括：
预测模块：预测写字楼第二天每小时所需的能量；
数据获取模块：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝瑞，武进军，王超，贺思艳，
申请(专利权)人：天津安捷物联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12