双重不可预测性对象中的电能管理系统外文翻译资料

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本科生毕业论文(外文翻译)

题 目 双重不可预测性对象中的电能管理系统

双重不可预测性对象中的电能管理系统

摘要： 本文介绍了具有双重不可预测性的物体中电能管理系统的概念。 该系统是基于LCN技术的标准楼宇管理模块设计的。 使用MATLAB软件进行的一年模拟表明，物体能源效率提高12％-15％，电力采购成本降低14％-15％的可能性。 该提出的系统已经在罗兹工业大学电气系的HMS / BMS实验室实施。

关键词：能源管理体系，能源储存，能源效率。

1.引言

本文介绍了具有双重不可预测性的物体中电能管理系统的概念。据作者说，另外可以配备可再生能源和储能的公共建筑物可以归类为双重不可预测性物体。

文明进步需要经济发展。这是过去100年来历史上最快的。其结果是能源需求急剧增加，其中超过80％来自不可再生能源（石油，天然气，煤炭，铀）。总的来说，总的来说，建筑物依靠一个国家20％到40％的能源使用，最多的是在工业和运输之后排在第三位的。据估计，提高建筑物的能源效率可以使欧盟在现有建筑中的能源消耗减少20％，这将节省600亿欧元的储蓄。

拟议的电能管理系统由于可再生能源的使用而有助于降低电网的能源消耗。更重要的是，通过合理利用和消费控制来实现物体能源效率的提高。该系统已经在基于LCN技术的标准楼宇管理系统模块上实现。

2.双重不可预测性对象

作者对单个公共建筑物进行分类，此外，可以配备可再生能源和储能可以作为双重不可预测的物体。

光伏面板或风力发电机已被分析为可再生能源。 两个来源的工作取决于天气状况，因此呈现随机和不可预测的性质。

个人消费者的电力需求情况通常以平均60分钟表示。 获得的轮廓曲线（图1，黑色曲线）显示出相当稳定的性质，并且在几天的循环中似乎大致相同。 这种方法证明了消费者需求曲线有些重复的特征的假设。然而，当分析平均1分钟的功耗需求时，需求曲线的形状看起来是不同的。通过灰色曲线所示的高挥发性容易地区分功率需求的变化（图1）。

图1 公共消费者的电力需求曲线平均超过60分钟（黑色曲线）和超过1分钟（灰色曲线）

一般来说，平均时间越短，电力需求的突然变化越大。 鉴于上述情况，消费者的电力需求在非常短的时间内（几分钟/几分钟）是非常不可预测的，并且可以显着变化。
总而言之，利用可再生能源的个别物体的能源管理需要考虑到上述两个不可预测的因素。 第一个是可再生能源的能源，第二个是消费者行为，转化为能源消耗。 这些系统由作者称为双重不可预测性对象。

3. 能源管理系统

Narasimhan等提出了适用于需要管理的任何应用的能源管理系统的草案：从不同来源获取能源，为不同类型的用户提供能量，并将能量剩余储存在一个或多个能量存储中。如果能够获得来自不可预测的可再生能源的能源（光伏面板或风力发电机），则应首先使用，并关闭常规电源。只有在可再生能源短缺的情况下，才能激活其他能源。能源管理系统控制所有消费者的能源消耗。如果能源生产要求低于这个要求，该系统将根据提供的优先级确定哪些接收是必需的，必须连接的，哪些接收是断开电源的。这样就可以避免完全断电。另外在电力短缺的情况下，消费者应该切换到省电模式。能源管理系统的作用是将每个来源的能源分布定义为每个消费者。提出的能量管理系统的两个基本要素是控制单元（CU）和开关单元（SU）。连接这两个，连同传感器，创建一个能量管理系统平台（图2）。在利用可再生能源的电力系统模型中，经常考虑能源优先事项。

作为标准解决方案，Narasimhan等[13]提出的模式可以在公共消费者的能源管理系统中实施。不过，我们认为在某些方面太复杂了。在个人消费者的情况下，不需要管理每个能源。通过创建通过开关设备集成所有能量源和存储器的单总线电压系统以及基于功率平衡分配能量的双向转换器来实现更便宜和简化的解决方案。个人消费者不需要为每个接收单独控制。因此，根据用户偏好将控制限制到几个所选择的电路就足够了。通过使用建筑物管理系统，上述接收的相关和控制是可能的。

图2 能源管理系统框图

4.楼宇管理系统

只有通过使用现代建筑管理系统（HMS / BMS），开发节能和被动施工才有可能。家庭/大楼管理系统形成了通常所谓的“智能安装”。控制测量和实施设备网络创建楼宇自动化系统，以设计师指定的方式作出反应。因此，明显的智慧取决于设计师的经验和想象力。建筑管理系统在三个最重要的类别中进行开发和评估：舒适度，安全性和能源效率。楼宇管理系统提高了需求侧管理的有效性。

可再生能源的发展以及分布式发电技术，使个人消费者不仅仅是能源消费者，而且是生产者。截至今天，尽管电力公司从可再生能源购买能源，但这种活动在个别消费者中是不太可能的，因为这些消费者的电力来源是几千瓦功率。在这种情况下最大的问题是控制这些来源，必须保持在电力公司之下，如果电源故障将能够断开所有潜在的来源，确保断电时的服务安全。因此，小型和可再生能源系统实施为仅选择负载。这种解决方案中最大的问题之一可能是获得的能源的剩余。不合适的来源，太小的能量储存和负载可能会导致系统损坏。由于可再生能源工作特征的随机性，系统设计人员只能估计能源生产，储存和转换部件的大小。人们可以期待，HMS / BMS系统还将发展到管理在自己的环境中生产的能源。这概述了HMS / BMS系统的新愿景，作为公共消费者层面的可再生能源的支持解决方案。

5.双重不可预测性对象（EMS-DUO）能源管理系统

拟议的EMS-DUO的主要假设：

1）电力的主要来源是电网。

2）根据能源储备的状态，EMS-DUO计算建筑物的功率平衡（能量产生和消耗）。

3）EMS-DUO控制用户选择的接收器，并允许其自动打开/关闭。 接收机的选择和更改由用户进行。

4）能源管理过程由标准模块生产的楼宇管理系统进行。

5）EMS-DUO根据以下标准进行操作：

bull;储能状态（SOC）

bull;从电网购买的能源价格，

bull;用户指定的舒适度标准。

6）EMS-DUO在建筑物中的有效性是通过电网节约的能量来衡量的。

作者EMS-DUO提出的具有双重不可预测性的物体中的能量管理系统是基于一个总线电压系统，其中集成了所有能量源和存储器，通过开关装置和基于功率平衡的能量分配双向转换器（图3）。 箭头的方向表示系统元件之间的可能的能量流动。

图3 能源管理系统混合系统安装在具有双重不可预测性的物体中的框图;

RES-可再生能源。

可再生能源的不确定性水平可以通过使用能量储存来减少。如果从可再生能源获得的能源数量超过目前的需求，则剩余可以储存在储能中。在相反的情况下，从存储器提供能量。在存储过充电限制（SOCgt; 90％）或欠电压限制（SOC lt;40％）的情况下，通过在过充电情况下开启转储负载并切换到电力能量消耗来保护存储器网格在欠充电的情况下。

用户行为的不确定性，转化为能源需求，也受到能源储存的使用的控制。由于公共消费者的负载曲线P（t）的非常动态的变化，在作者提出的解决方案中，系统不跟踪每个接收机的单个能量使用。在配备储能设备的情况下，它为设备内的给定时间段内使用和生产的能量提供了缓冲。因此，控制单元是充电状态。关于SOC的信息由分析单元分析，分析单元随后确定设计者指定的操作过程。这样就避免了电力需求迅速变化和非常规来源多样化的能源生产。储能SOC作为控制单元的概念一直是模型分析的主题。

新的开发中，电能管理系统将首先自动绕过与典型用户“疏忽”相关的能量损失。电视留在待机模式下（自主研究的结果）表明，根据家庭电子设备的数量，这些待机模式下的设备的能耗占据了5％至10％总使用量）等。系统分析实际电能成本。截至今天，可用的电能计费方法是以关税为依据的，在定义的时间范围内决定了恒定的电能利率。波兰目前有两个关税，一天一夜。当天电力价格（6:00 - 13:00）和15:00 - 22:00）为0.17$/kWh，而夜间电价为0.09$/kWh。正在开发的系统的第二个目标是分析能源成本。根据用户偏好，选择舒适的模式或经济模式，系统将决定是否使用能量。

应该强调的是，作者首先提醒用户的舒适和舒适。节能活动源于对能源资源的更加精确的控制，或是关于减少能源消耗的有意识的决定。这种类型的活动目前可以通过建筑管理系统实现。因此，系统的算法将由专用于楼宇自动化的基本可编程控制器实现。这将允许与购买新设备相关的成本降低以及系统的有效实施及其与建筑物电气布线的其他部件的兼容性。

为了验证EMS-DUO的功能结果，已经针对电源和负载曲线的各种组合进行了多变量仿真。已经假设，在所有情况下，建筑物从电网中消耗能量。首先，提出了三种变体：电力单独消耗的能源，电网消耗的能量和能量储存，最后是从电网消耗的能源，可再生能源和能源储存。然后，每种变型都以经济和舒适的方式分裂。

图4 能量管理系统在经济模式下具有双重不可预测性的物体的算法

表1. 公共建筑的电源变体

因此，在公共建筑物中对电源进行了六个变体的分析。 与舒适模式相比，经济模式具有将用户指定的接收机关闭为低优先级的功能

图4显示了所提出的系统的算法。 EMS-DUO分析存储的SOC。 如果蓄能电池充电（SOCgt; 90％），则开启倾卸负载以防止过载。

聚合负载等于式（1）：

如果SOC lt;90％，则负载保持不变（2）:

在日间关税期间，如果存储充电（SOCgt; 40％），消费者对包括RES提供的电力的存储满足消费者的电力需求。 如果存储器被释放，则来自电网的能量被消耗。 在夜间关税期间，如果储存电量（SOC lt;40％）从电网消耗能量，以满足消费者的需求并对存储进行充电，则P_G_LOAD减去从RES获得的能量。

如果存储器被充电，则考虑到由RES提供的电力的数量来提供能量摄取。对存储器充电所需的功率量P_G_LOAD（3）取决于消费者当前的电力需求以及RES发送的功率。

在经济模式下，可能发生负载限制（4），这是当前SOC值和静态电能价格的函数（5）。

基于功率平衡，系统分析消费者的电力需求，可再生能源可用性和存储的能源可用性。

在储能充足的情况下，即使在经济模式下，系统也不会限制使用。该系统分析了当前的电能价格。这意味着，由于适当的能源政策，这种能源循环是可能的（有利的购买），可以节省经济成本，而不会同时从使用的负荷中辞职。也许情况可以说，经济上更好的解决方案是购买“便宜”的电网能量，而不是存储的能源消耗以及在能量存储本身和逆变器中发生的损耗。功能不连续的示例P_LIMIT由（6）表示。

需要强调的是，有限功率P_LIMIT的值取决于用户的偏好。首先，装饰照明可能会被关闭，内部和外部。限制电力的另一种方法是将照明功率降低10％，这对于现代建筑管理系统来说是有利的。人们可能会遇到一种通过在空调系统中提高0.5-1.5摄氏度范围内的温度来限制功率的方法。在提出的概念中，作者认为，P_LIMIT值不会高于临时消费者的电力需求P_C的15％。

使用能量储存可以在可便宜的时期储存可再生能源和电

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