家庭能源管理系统实现热泵和光伏最优控制学术资讯

Julia-JuMP系统截图。

在过去几十年里，研究人员开发了多种多样的可再生能源系统，如太阳能、风能和水力发电。虽然部分企业及个体已经开始应用相关技术，但目前能源设施并未完成向更加可持续能源系统的完全过渡。

在工业、住宅环境中简化可再生能源系统的实施及管理经验，或将有助于加速这一过渡过程。

《应用能源》杂志近日发文称，德国柏林工业大学（TUB）的研究人员基于编程语言Julia和数字优化建模框架（JuMP）创建了一种能源管理系统，可用于调节应用光伏技术和热泵的住宅环境。

研究人员Lissy Langer表示：“我们的主要目标是为最佳家庭能源管理系统建模。它不仅包括光伏技术和电池，还涉及热泵和储热器。对我们来说，在开放许可下发布模型代码并使用开源优化框架JuMP非常重要，因为这样才能使研究具有可复制性。”

Langer与同事Thomas Volling创建了一个假想的建筑模型，通过调制式空气热泵、光伏系统、供能电池和蓄热系统等为建筑生产地暖，并提供热水。模型还包含一个电网馈电系统，可以确保所有由光伏技术产生的剩余电能都被输入电网。电网馈电系统将居民舒适度和固定上网电价（对可再生能源生产商的财政激励）纳入考量。

Langer说：“我们设计的家庭能源管理系统借鉴了经典模型预测空时算法，可以在理想信息假设下得出建筑物的最优流量。由于Julia-JuMP实现了滚动优化，因此我们能够在几秒钟内以1小时的时间分辨率来分析一整年的情况。”

此外，研究人员还计算出了特定的电荷目标状态，可为加强目前普遍使用的规则型能源管理系统提供参考。

研究人员表示，在未来，他们设计的家庭能源管理系统可以简化并促进住宅地可再生能源技术的应用。由于基于Julia-JuMP的模型是开源的，其他开发团队可以随时对其进行访问、借鉴。

Langer说：“在下一篇论文中，我们计划将不确定性引入模型，尽量尝试用强化学习方法来实现最优策略。”

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编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《应用能源》

期刊编号：0306-2619

原文链接：

https://techxplore.com/news/2020-10-home-energy-optimal-photovoltaics.html