考慮熱慣性的居民樓宇綜合能源系統(tǒng)日前運(yùn)行優(yōu)化

劉向向，盧 婕，嚴(yán) 勤，周 琪，李昊翔，嚴(yán) 強(qiáng)

（1.國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司 電力科學(xué)研究院，江西 南昌 330096；2.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，江蘇 南京210096）

0 引言

綜合能源系統(tǒng) （Integrated Energy System，IES）具備多能耦合、互聯(lián)互濟(jì)特征，在我國(guó)“節(jié)約、清潔、安全”的能源方針下，發(fā)展IES成為不二選擇[1]。IES是指在規(guī)劃運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各類能源的“產(chǎn)配轉(zhuǎn)用儲(chǔ)”環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化后所形成的能源產(chǎn)供消一體化系統(tǒng)[2]，是實(shí)現(xiàn)“能源互聯(lián)網(wǎng)”的物理載體和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的必要基礎(chǔ)。

按照地理范圍的不同，IES可分為樓宇級(jí)、區(qū)域級(jí)、地區(qū)級(jí)和跨地區(qū)級(jí)四個(gè)級(jí)別[3]。其中樓宇級(jí)以單體建筑為單位，關(guān)注建筑內(nèi)部的能量變化，又可細(xì)分為居民樓宇、商業(yè)樓宇等類別。文獻(xiàn)[4]研究了用戶級(jí)綜合能源系統(tǒng)的可靠性評(píng)估問(wèn)題，通過(guò)馬爾科夫過(guò)程描述多能耦合過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的可靠性。文獻(xiàn)[5]基于能源集線器理論，以居民樓宇的能源集線器為對(duì)象，建立了智能電網(wǎng)背景下居民樓宇能源集線器運(yùn)行優(yōu)化模型。文獻(xiàn)[6]進(jìn)一步考慮居民樓宇的需求側(cè)響應(yīng)潛力和儲(chǔ)能裝置，以運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)，考慮功率能量平衡約束、儲(chǔ)能約束等，建立了居民樓宇的熱電聯(lián)合優(yōu)化模型。文獻(xiàn)[7]結(jié)合生產(chǎn)園區(qū)用能特性，考慮建設(shè)投資、燃料費(fèi)用、系統(tǒng)運(yùn)維等，建立了以年費(fèi)用最小為目標(biāo)的混合整數(shù)規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[8]分析了樓宇綜合能源系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備在不同補(bǔ)貼方式下的差異性規(guī)劃。文獻(xiàn)[9]結(jié)合需求側(cè)柔性負(fù)荷的可平移、可轉(zhuǎn)移、可削減特性，構(gòu)建了含風(fēng)、光、儲(chǔ)、燃?xì)廨啓C(jī)等在內(nèi)的IES模型，并研究其低碳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法。上述研究對(duì)IES的運(yùn)行優(yōu)化展開(kāi)了詳細(xì)的研究并取得了一定成果，但對(duì)居民樓宇綜合能源系統(tǒng)（Residential Building Integrated Energy System，RBIES）的關(guān)注較少。

本文基于居民樓宇的用能特點(diǎn)和熱慣性負(fù)荷參與運(yùn)行優(yōu)化的潛力，提出了考慮熱慣性的RBIES日前運(yùn)行優(yōu)化方法。首先，結(jié)合居民樓宇用能實(shí)際場(chǎng)景和用能特性，建立RBIES的典型結(jié)構(gòu)和各元件的數(shù)學(xué)模型；其次，分析了熱慣性的物理意義和對(duì)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可靠性的影響，通過(guò)線性能量平衡法，利用微分方程描述了樓宇制冷采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)的熱慣性特征；再次，建立了以總成本最低為目標(biāo)的日前運(yùn)行優(yōu)化模型，通過(guò)差分化，將非凸、非線性的原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二次規(guī)劃問(wèn)題，并基于Yalmip調(diào)用Cplex求解；最后，對(duì)實(shí)際算例進(jìn)行分析，探究熱慣性對(duì)運(yùn)行優(yōu)化的影響。

1 RBIES建模

1.1 典型結(jié)構(gòu)

RBIES具有鮮明的居民用戶特點(diǎn)，可分為能量輸入、轉(zhuǎn)換和消耗三個(gè)環(huán)節(jié)，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 RBIES典型結(jié)構(gòu)Fig.1 Typical structure of RBIES

圖1中，上級(jí)電網(wǎng)和氣網(wǎng)作為主要的能量輸入，負(fù)責(zé)保障用戶用能需求。屋頂光伏因受天氣、溫度影響，其出力具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，僅作為居民樓宇的輔助供電設(shè)備。RBIES中的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備一般包括燃?xì)廨啓C(jī)（Gas Turbine，GT）、燃?xì)忮仩t（Gas Boiler，GB）、電制冷機(jī)（Electrical Chiller，EC）、吸收式制冷機(jī)（Absorption Chiller，AC）和電儲(chǔ)能（Battery Energy Storage，BES）等設(shè)備。其中GT為典型的聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，可同時(shí)產(chǎn)生電能與熱能。不同類型的能源經(jīng)傳輸、轉(zhuǎn)換過(guò)程，最終匯集到對(duì)應(yīng)的能源母線上，進(jìn)行能源的再次分配，供給負(fù)荷或下級(jí)設(shè)備。按消耗能量種類，居民負(fù)荷可分為電、氣、冷、熱四大類；按用能目的，可進(jìn)一步細(xì)化為照明、炊事、制冷、制熱等實(shí)際用能需求。

1.2 元件數(shù)學(xué)模型

1.2.1 光伏

屋頂光伏作為RBIES中的清潔能源供能設(shè)備，是對(duì)居民樓宇供能的必要補(bǔ)充。光伏出力具有波動(dòng)性和隨機(jī)性，主要由環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度決定。

式中：ηPV為屋頂光伏轉(zhuǎn)換效率；SPV為屋頂光伏面積；I為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；Ta為環(huán)境溫度。

1.2.2 GT

GT是實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的核心設(shè)備，具備啟?？臁⑿矢叩奶匦?。其輸入為天然氣，輸出為電能。此外，配套的余熱回收裝置將對(duì)余熱進(jìn)行回收再利用，輸出熱能。一般來(lái)說(shuō)，輸出熱能與電能的比值為一定值，即熱電比。GT出力的具體模型為

式中：Pgt，g為 GT 輸入天然氣功率；ηgt，e為 GT 產(chǎn)電效率；Pgt，e，Pgt，h分別為 GT 輸出電功率、熱功率。

1.2.3 GB

GB作為傳統(tǒng)的產(chǎn)熱設(shè)備，能夠?qū)⑻烊粴馊紵a(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，其輸入輸出關(guān)系為

式中：Pgb，g，ηgb，Pgb，h分別為 GB 輸入 天然 氣功率、產(chǎn)熱效率、輸出熱功率。

1.2.4 EC

EC通過(guò)消耗電能做功以達(dá)到制冷目的，其輸入輸出關(guān)系為

式中：Pec，e，ηec，Pec，c分別為 EC 輸入電功率、制冷效率、輸出冷功率。

1.2.5 AC

區(qū)別于EC工作原理，AC通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的余熱驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)Φ推肺粺嵩醇右岳?。因此，AC與GT的配合使用將減少余熱浪費(fèi)，提升RBIES的總體能量利用效率。AC輸入輸出關(guān)系為

式中：Pac，h，ηac，Pac，c分別為 AC 輸入熱功率、制冷效率、輸出冷功率。

1.2.6 BES

BES能夠?qū)BIES中多余能量進(jìn)行存儲(chǔ)，并在供能不足時(shí)放電供能。基于上述特性，BES能夠平抑居民樓宇屋頂光伏接入后的出力波動(dòng)，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)一步，BES可參與RBIES運(yùn)行優(yōu)化，具有削峰填谷的功能。其數(shù)學(xué)模型如式（7）～（11）所示。

式中：t為時(shí)刻；△t為相鄰時(shí)刻的時(shí)間間隔；ts，te分別為一個(gè)調(diào)度周期的起始、末尾時(shí)刻；EBES為BES存儲(chǔ)能量；EBES，max，EBES，min分別為能量上、下限；Pch，e，Pdis，e分別為充、放電功率分別為充、放電功率上限；ηch，ηdis分別為充、放電效率；γBES為儲(chǔ)能充放電標(biāo)志位，取值為0或1，1表示充電，0表示放電。

2 熱慣性模型

在居民樓宇中，不同的用能需求對(duì)應(yīng)的能源不同，而不同能源的傳輸特性和時(shí)間尺度又有很大差異。區(qū)別于電、氣負(fù)荷，冷、熱負(fù)荷天然具備慣性優(yōu)勢(shì)，其本質(zhì)是在一段時(shí)間內(nèi)獲得用戶滿意的溫度，而非精確的功率值。因此，即使設(shè)備故障或供能不足，溫度也將逐步下降而非突變，用戶在一段時(shí)間內(nèi)的冷、熱需求也能得到滿足[6]，這一柔性特征即為熱慣性。

圖2分析了熱慣性對(duì)用戶滿意度的影響。

圖2 熱慣性對(duì)用戶滿意度的影響Fig.2 The influence of thermal inertia to customers’satisfaction

由圖2可知，考慮熱慣性后，熱負(fù)荷能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠揭苹蛳鳒p而不影響用戶滿意度。

基于線性能量平衡法和熱力系統(tǒng)RC模型，對(duì)任一熱力系統(tǒng)，其熱慣性特征均可通過(guò)微分方程來(lái)描述。樓宇制冷采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)是兩種典型的熱慣性負(fù)荷。前者可視作一封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)介質(zhì)為空氣，后者可視作一開(kāi)放系統(tǒng)，系統(tǒng)介質(zhì)為水。由于熱水系統(tǒng)工作過(guò)程中始終伴隨著熱水的消耗和冷水的補(bǔ)充，因此，熱水溫度變化除了受加熱功率影響外，還與自身散熱功率、熱水消耗流量有關(guān)?；谏鲜龇治?，可得樓宇制冷采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)的熱平衡微分方程分別為

式中：Rwall，Rwin分別為樓宇墻體、窗戶熱阻；Tb，out，Tb，in分別為樓宇外部、內(nèi)部溫度；S為窗戶面積；kwin為遮陽(yáng)系數(shù)；Qb，h，Qb，c分別為居民樓宇采暖、制冷功率；ρa(bǔ)ir，Cair，Vair分別為空氣密度、比熱、體積；dTb，in/dt為居民樓宇內(nèi)部溫度變化率；Qw，Rw分別為熱水系統(tǒng)加熱功率、儲(chǔ)水罐罐壁熱阻；Tw，Tout分別為熱水溫度、外部溫度；qw為熱水消耗流量；Twd為熱水期望溫度；ρw，Cw，Vw分別為水的密度、比熱、體積；dTw/dt為熱水溫度變化率。

考慮到熱慣性負(fù)荷的狀態(tài)變化相對(duì)較慢，一般為小時(shí)級(jí)，可采用差分方程代替連續(xù)方程，從而在不改變線性方程的前提下較為準(zhǔn)確地描述相鄰時(shí)間段內(nèi)熱力系統(tǒng)介質(zhì)溫度的變化情況。對(duì)式（12），（13）進(jìn)行差分化，可得：

3 考慮熱慣性的RBIES日前運(yùn)行優(yōu)化

3.1 目標(biāo)函數(shù)

RBIES日前運(yùn)行優(yōu)化的主要目的是基于日前光伏出力和各類負(fù)荷的預(yù)測(cè)值，對(duì)購(gòu)電購(gòu)氣方案、設(shè)備出力方案、切負(fù)荷方案進(jìn)行優(yōu)化，從而確定運(yùn)行方案。當(dāng)考慮熱慣性后，只要室內(nèi)溫度和熱水溫度在用戶可接受范圍內(nèi)，即可通過(guò)提前制熱或制冷來(lái)調(diào)節(jié)各時(shí)刻熱負(fù)荷大小，從而擴(kuò)大原問(wèn)題的可行域，獲取更合理的方案。

模型目標(biāo)函數(shù)為總成本最小，包括購(gòu)能成本、維護(hù)成本和用戶滿意度成本三個(gè)部分。其中：購(gòu)能成本是指向上級(jí)能源網(wǎng)絡(luò)購(gòu)電、購(gòu)氣的成本，正比于所購(gòu)能量；維護(hù)成本是指維持各設(shè)備正常運(yùn)行付出的成本，正比于設(shè)備出力；用戶滿意度成本則由切負(fù)荷補(bǔ)償成本和溫度補(bǔ)償成本構(gòu)成，其中切負(fù)荷補(bǔ)償成本正比于切負(fù)荷量，溫度補(bǔ)償成本正比于實(shí)際溫度與設(shè)定溫度之差的平方。

式中：Ipur，e，Ipru，g分別為上級(jí)電網(wǎng)、上級(jí)氣網(wǎng)的購(gòu)能價(jià)格；Ppur，g，Ppur，e分別為折算的購(gòu)氣功率、購(gòu)電功率；Igt，Igb，Iec，Iac分別為各設(shè)備維護(hù)成本系數(shù)；Ic，e，Ic，g，Ic，c，Ic，h分別為電、氣、冷、熱切負(fù)荷補(bǔ)償系數(shù)；△Le，△Lg，△Lc，△Lh分別為對(duì)應(yīng)切負(fù)荷量；Ib，Iw分別為樓宇室內(nèi)溫度、熱水溫度滿意度補(bǔ)償系數(shù)；Tb，set，Tw，set分別為樓宇、熱水系統(tǒng)設(shè)定的期望溫度。

3.2 約束條件

3.2.1 購(gòu)能約束

為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，RBIES與上級(jí)網(wǎng)絡(luò)間的能量交互必須滿足上下限約束。

式 中：Ppur，e，min，Ppur，e，max分別為購(gòu)電功率最小值、最大值；Ppur，g，min，Ppur，g，max分別為購(gòu)氣功率最小值、最大值。

3.2.2 功率平衡約束

基于能源母線理論，RBIES中不同能源輸入后，將首先匯集到對(duì)應(yīng)的能源母線上，然后輸出下一級(jí)設(shè)備或供給用戶[10]。能源母線具備功率平衡的特點(diǎn)，其約束如下：

式中：Lhr和△Lhr分別為剛性熱負(fù)荷及對(duì)應(yīng)的切負(fù)荷量；Lcr和△Lcr和分別為剛性冷負(fù)荷及對(duì)應(yīng)的切負(fù)荷量。

3.2.3 能量轉(zhuǎn)換約束

能量轉(zhuǎn)換約束表示各類能源在能源轉(zhuǎn)換設(shè)備中的輸入輸出關(guān)系，在1.2節(jié)中已詳細(xì)介紹各元件進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換的過(guò)程和數(shù)學(xué)模型，此處不再展開(kāi)。

3.2.4 備用容量約束

式中：cac為待規(guī)劃設(shè)備，包括 GT，GB，EC，AC；Pcac為設(shè)備運(yùn)行功率；Xcac為設(shè)備安裝容量；rcac為備用容量系數(shù)。

3.2.5 切負(fù)荷約束

式中：en為切負(fù)荷種類，包括電、氣負(fù)荷和剛性熱、冷負(fù)荷；△Len為切負(fù)荷量；cls，en為最大切負(fù)荷系數(shù)；Len為負(fù)荷總量。

3.2.6 樓宇制冷采暖系統(tǒng)約束

式 中：Tb，in，min，Tb，in，max分別為室內(nèi)最低、最高溫度；rb，in，min，rb，in，max分別為室內(nèi)溫度變化率的最小值、最大值。

3.2.7 生活熱水系統(tǒng)約束

式中：Tw，min，Tw，max分別為熱水最低、最高溫度 ；rw，min，rw，max分別為室內(nèi)溫度變化率的最小值、最大值。

綜上，考慮熱慣性的RBIES日前運(yùn)行優(yōu)化模型建立完畢，可通過(guò)在Matlab中基于Yalmip調(diào)用Cplex進(jìn)行求解。

4 算例分析

為驗(yàn)證本文所提方法的有效性，選取實(shí)際算例進(jìn)行驗(yàn)證，分別設(shè)置不同場(chǎng)景探究熱慣性對(duì)RBIES運(yùn)行優(yōu)化的影響。其中，場(chǎng)景1為不考慮熱慣性，場(chǎng)景2為考慮熱慣性。

圖3 負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線Fig.3 Curves of the forecast loads

某居民樓宇夏季典型日的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線如圖3所示。由圖可知，RBIES的負(fù)荷具有明顯的分時(shí)特性，這是由居民用戶的生活習(xí)慣所決定的，用能高峰出現(xiàn)在7時(shí)、12時(shí)和20時(shí)左右，即上班前與下班后的時(shí)間段，其余時(shí)間段負(fù)荷較低。在電、氣、冷、熱四類負(fù)荷中，電負(fù)荷的均值最高，接近3 MW，說(shuō)明RBIES具備以電為中心的特征；冷負(fù)荷波動(dòng)最為明顯，在10時(shí)以后逐步增大，一度超過(guò)電負(fù)荷，峰值達(dá)到4 MW，直到18時(shí)又低于電負(fù)荷，其波動(dòng)過(guò)程與夏季氣溫波動(dòng)過(guò)程類似；氣負(fù)荷分時(shí)特性最為明顯，主要滿足居民的炊事需求，氣負(fù)荷高峰出現(xiàn)在7時(shí)、12時(shí)和18時(shí)；熱負(fù)荷為四類負(fù)荷中最小，遠(yuǎn)低于其余三類負(fù)荷，一般用于熱水系統(tǒng)。

在能源價(jià)格方面，設(shè)置上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電價(jià)格為峰時(shí) 1.4 元/（kW·h），谷時(shí) 0.4 元/（kW·h），其余時(shí)間段 0.9元/（kW·h）。上級(jí)氣網(wǎng)購(gòu)氣價(jià)格為3元/m3，天然氣熱值取41.04 MJ/m3。能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的用能參數(shù)包括設(shè)備容量、功率上下限、備用容量系數(shù)等[11]。

樓宇制冷采暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)的參數(shù)如下：樓宇墻體換熱面積為6 000 m2，熱導(dǎo)為0.903 5 J/（s·m2），窗戶換熱面積為 400 m2，熱導(dǎo)為 1.534 5 J/（s·m2），遮陽(yáng)系數(shù)為 0.45，樓宇室內(nèi)期望溫度為25℃，可接受溫度為18～27℃；熱水系統(tǒng)換熱面積為 125 m2，熱導(dǎo)為 0.125 5 J/（s·m2），期望溫度為50℃。

針對(duì)上述實(shí)際算例進(jìn)行計(jì)算可知，場(chǎng)景1不考慮熱慣性對(duì)應(yīng)的RBIES運(yùn)行費(fèi)用為13.47萬(wàn)元/d，而場(chǎng)景2考慮熱慣性后，RBIES運(yùn)行費(fèi)用為12.47萬(wàn)元/d，降幅達(dá)7.8%，上述結(jié)果充分說(shuō)明了本文所提方法的可行性與有效性。

為進(jìn)一步分析熱慣性對(duì)日前運(yùn)行優(yōu)化的影響，本文對(duì)運(yùn)行優(yōu)化過(guò)程的中間變量進(jìn)行了探究，包括購(gòu)電、購(gòu)氣計(jì)劃、各設(shè)備出力等。

圖4為夏季典型日的購(gòu)電、購(gòu)氣曲線。由圖可知：兩種場(chǎng)景下，RBIES的購(gòu)電量與購(gòu)氣量均體現(xiàn)出明顯的分時(shí)特性，其中購(gòu)氣曲線呈M形，再次體現(xiàn)了居民樓宇用能特性；兩種場(chǎng)景中的購(gòu)氣量均遠(yuǎn)大于購(gòu)電量，這一優(yōu)化結(jié)果體現(xiàn)了天然氣作為一次能源的經(jīng)濟(jì)性和聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的高效性。根據(jù)天然氣熱值、GT產(chǎn)電效率、產(chǎn)熱效率和熱電比進(jìn)行折算，GT的產(chǎn)電成本為0.87元/（kW·h），低于直接購(gòu)電成本。此外，GT還能夠?qū)a(chǎn)生的余熱輸入到AC，進(jìn)行低品位熱源的再利用，進(jìn)一步提升了能源利用效率。因此，天然氣作為GT這一聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的輸入能源，更為經(jīng)濟(jì)，在日前運(yùn)行優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)當(dāng)具備最高的優(yōu)先級(jí)。

圖4 購(gòu)能曲線Fig.4 Curves of energy purchase

通過(guò)對(duì)比場(chǎng)景1，2可知，考慮熱慣性后，RBIES購(gòu)氣量更大，平均增長(zhǎng)5.2%，而購(gòu)電量進(jìn)一步下降，平均下降9.3%。通過(guò)利用熱慣性對(duì)居民樓宇的冷、熱負(fù)荷進(jìn)行平移或削減，從而調(diào)整居民樓宇整體熱負(fù)荷與電負(fù)荷的比例，以進(jìn)一步提升購(gòu)氣量，削減購(gòu)電量，其本質(zhì)是更大限度地利用天然氣和聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到減少能量浪費(fèi)、節(jié)約運(yùn)行成本的目的。

圖5為RBIES中各設(shè)備出力情況，包括GT輸出電功率、GT輸出熱功率、GB輸出熱功率、AC輸出冷功率和EC輸出冷功率。

圖5 設(shè)備出力對(duì)比Fig.5 Comparison of energy converters’outputs

由圖5可知，GT輸出電功率與熱功率的比值恒為定值，即滿足GT熱電比的約束。GT出力不能滿足RBIES電負(fù)荷的部分，將通過(guò)向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電滿足。GB作為輔助制熱設(shè)備，負(fù)責(zé)補(bǔ)充GT受熱電比限制時(shí)而不能提供給RBIES的熱能，主要工作時(shí)間為10時(shí)-21時(shí)，相比GT，其出力時(shí)間更短，具有明顯的分時(shí)特性。AC和EC負(fù)責(zé)提供制冷功率以滿足用戶對(duì)室內(nèi)溫度的需求。其中，AC的功率和工作時(shí)間均大于EC，這是由于AC能夠利用余熱進(jìn)行制冷，相比EC更為經(jīng)濟(jì)。而EC作為制冷輔助設(shè)備，為RBIES提供額外的制冷功率補(bǔ)充。此外，GB工作時(shí)間段與AC工作時(shí)間段重合，再次說(shuō)明了二者配合使用對(duì)優(yōu)化調(diào)度的作用。

圖6為不同場(chǎng)景下BES出力情況對(duì)比。

圖6 BES充放電功率Fig.6 Charging and discharging power of BES

由圖6可知，BES充電過(guò)程一般發(fā)生在電價(jià)谷時(shí)，而放電過(guò)程發(fā)生在電價(jià)峰時(shí)或負(fù)荷峰值時(shí)刻。相比于考慮熱慣性前，考慮熱慣性后，BES的充放電過(guò)程更為頻繁，但充放電峰值降低。

5 結(jié)論

本文結(jié)合居民樓宇的實(shí)際情況，分析了RBIES的物理結(jié)構(gòu)和用能特性，建立了考慮熱慣性的RBIES日前運(yùn)行優(yōu)化模型，通過(guò)差分化方法將表征熱慣性的微分方程離散化，從而將非凸非線性的原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二次規(guī)劃問(wèn)題，并基于Yalmip調(diào)用Cplex進(jìn)行求解。

本文通過(guò)實(shí)際算例分析，得出以下結(jié)論：

①居民樓宇具備分時(shí)特性，用戶用能高峰基本出現(xiàn)在上下班時(shí)刻，整體用能曲線呈M形；

②RBIES中聯(lián)產(chǎn)設(shè)備具有更好的經(jīng)濟(jì)性，GT能夠消耗天然氣并同時(shí)產(chǎn)生電能和熱能，發(fā)電成本更低，AC能夠充分利用GT產(chǎn)生的低品位熱能進(jìn)行制冷，從而減少電制冷機(jī)負(fù)荷；

③熱慣性負(fù)荷的本質(zhì)是在一段時(shí)間內(nèi)獲得用戶滿意的溫度，而不是準(zhǔn)確的功率或能量值，這一特性使得用戶溫度需求這一等式約束被松弛，RBIES日前運(yùn)行優(yōu)化模型的可行域得到擴(kuò)大，從而獲得優(yōu)化方案。