在過去的幾十年中，全球研究人員開發(fā)了越來越多的系統(tǒng)，可以產(chǎn)生可再生能源，例如太陽能，風(fēng)能或水力發(fā)電。盡管一些公司和個人已經(jīng)開始采用這些技術(shù)，但尚未完全過渡到更具可持續(xù)性的能源系統(tǒng)。簡化工業(yè)和住宅環(huán)境中可再生能源系統(tǒng)的實施和管理的工具最終可以幫助實現(xiàn)這一過渡。

考慮到這一點，柏林理工大學(xué)的研究人員最近創(chuàng)建了一個能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)專門設(shè)計用于調(diào)制光伏(PV)技術(shù)和居住環(huán)境的熱泵。這個新系統(tǒng)發(fā)表在Elsevier的Applied Energy期刊上發(fā)表的一篇論文中，是使用JuMP開發(fā)的，JuMP是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化的建?？蚣?，嵌入在稱為Julia的編程語言中。

“我們的主要目標(biāo)是為綜合的最佳家庭能源管理系統(tǒng)建模，該系統(tǒng)不僅包括光伏電池和電池，還包括熱泵和蓄熱器，以捕獲部門耦合的季節(jié)性影響，”研究者之一Lissy Langer進行這項研究的人士告訴TechXplore。“對我們來說，特別重要的是，還必須在開放許可下發(fā)布模型代碼，并使用開放源代碼優(yōu)化框架JuMP，以使我們的研究具有可重復(fù)性。”

作為研究的一部分，蘭格和她的同事托馬斯·沃爾林(Thomas Volling)對一個假設(shè)建筑物進行了建模，該建筑物由空氣動力熱泵，光伏系統(tǒng)，電池和蓄熱系統(tǒng)調(diào)制，用于地板采暖和熱水供應(yīng)。他們的模型還包括一個電網(wǎng)饋送系統(tǒng)，該系統(tǒng)可確保將光伏技術(shù)產(chǎn)生的任何多余電能饋入電網(wǎng)。研究人員實施的電網(wǎng)饋電系統(tǒng)考慮了居民的舒適度和固定的上網(wǎng)電價(即，向可再生能源生產(chǎn)商提供的經(jīng)濟激勵措施)。

蘭格說：“我們提出的家庭能源管理系統(tǒng)利用了經(jīng)典的模型預(yù)測控制算法，該算法在假定完美信息的情況下得出了建筑物的最佳流量。” “由于在Julia JuMP中實現(xiàn)了該系統(tǒng)的滾動式實施，我們能夠在短短幾秒鐘內(nèi)以1h的時間分辨率來分析整個一年。”

Langer和她的同事最近進行的研究探索了與稱為“滾動范圍”的優(yōu)化方法相關(guān)的一些常見建模效果，這種方法可能會改善能源管理系統(tǒng)中的建模。此外，研究人員還計算出了特定的目標(biāo)充電狀態(tài)，可以用作增強當(dāng)今常用的基于規(guī)則的能源管理系統(tǒng)的參考。

將來，由這組研究人員設(shè)計的家庭能源管理系統(tǒng)可以簡化和促進在居民區(qū)生產(chǎn)可再生能源的技術(shù)的實施。他們開發(fā)的基于Julia JuMP的模型是開源的，可以輕松地在線訪問，因此它也可以為其他嘗試開發(fā)可持續(xù)能源管理系統(tǒng)的團隊提供參考。

蘭格說：“目前正在審查的后續(xù)論文將分析在由prosumager，prosumers和消費者組成的對等市場中，市場和電價設(shè)計的影響，” Langer說。“在我們的下一篇文章中，我們還計劃將不確定性引入我們的模型中，看看是否可以使用強化學(xué)習(xí)方法來實現(xiàn)接近最佳的策略。”