研究目的
研究三种控制策略(混合整数线性规划MILP、约束随机CR和模糊逻辑控制FLC)在集成家庭能源管理系统(HEMS)的设备中优化能源流动的有效性。
研究成果
三种控制策略(混合整数线性规划MILP、约束松弛CR和模糊逻辑控制FLC)都能将能耗优化至接近理想成本的水平,其中MILP成本最低但计算耗时显著更长。CR方法在几乎不降低成本优化效果的前提下减少了计算复杂度。鉴于FLC计算耗时短、成本优化表现良好且无需预测数据,建议将其作为实际应用中的最佳选择。
研究不足
该研究承认混合整数线性规划(MILP)的计算强度以及MILP和CR方法对预测数据的需求,这可能不适用于所有实际应用。模糊逻辑控制(FLC)方法虽然计算强度较低且不需要预测数据,但可能无法实现与MILP一样最优的成本。
1:实验设计与方法选择
本研究比较了家庭能源管理系统(HEMS)的三种控制策略(混合整数线性规划MILP、约束松弛法CR和模糊逻辑控制FLC)以优化能量流。详细阐述了每种策略的理论模型和算法,包括通过CR将MILP转化为线性规划LP,以及针对不同设备类型设计的FLC。
2:样本选择与数据来源
光伏发电、室外温度、热水使用量和实时电价(RTP)数据采集自美国伊利诺伊州2012年10月的两天。约束负荷(CL)基于参考文献进行模拟。
3:实验设备与材料清单
集成于HEMS的设备包括供暖设备、特定任务设备和储能设备。家电参数详见论文。
4:实验流程与操作步骤
研究采用YALMILP和CPLEX v12.1.4对MILP和CR进行编码,FLC在MATLAB中实现。所有代码均在Intel Core-i5 2.5-GHz计算机上运行。
5:数据分析方法
从成本优化、计算资源和实际实施角度评估各控制策略性能,并对约束负荷及CR/FLC方法中的阈值进行敏感性分析。
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