[发明专利]一种智能楼宇的能源管理系统及方法

权利要求书

1.一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集楼宇内的能源信息数据并发送给数据处理模块，包括分别设置在负荷侧、供电侧和储能侧的数据采集装置；

数据处理模块，接收来自数据采集模块的能源信息数据进行建模和数据处理；

总控制模块，包括有人机交互单元和数据库单元，用于显示由数据处理模块处理过的虚拟楼宇模型和对应的能源信息数据并保存，同时下达设备控制指令；

设备控制模块，接收来自总控制模块的设备控制指令控制楼宇内设备工作。

2.根据权利要求1所述的一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，所述负荷侧分为公共负荷侧和用户负荷侧；所述供电侧包括风光发电侧、循环回收侧和电网供电侧，所述循环回收侧分为电梯电能回收系统和水循环发电系统；所述储能侧包括电储能系统和水储能系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，所述储能侧的水储能系统包括若干储水装置，当楼宇总共有2n+1层时，在所有奇数层都设置有储水装置，当楼宇总共有2n层时，在第2n层和所有奇数层都设置有储水装置，n为非负整数；所述供电侧的水循环发电系统包括若干设置有水泵的连通管和水力发电单元；所述水力发电单元连接在第一层和最顶层的储水装置之间，所述连通管用于连通相邻的两个储水装置，连通管的两端各设置有一个电磁阀。

4.根据权利要求3所述的一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，所述连通管包括U形部，U形部的一端开口与长管部的一端连接，U形部的另一端开口与短管部的一端连接；对于相邻的两个储水装置，U形部高于较高的储水装置最高点，短管部的另一端设置在较高的储水装置内靠近底面处，长管部的另一端设置在较低的储水装置内靠近底面处。

5.一种智能楼宇的能源管理方法，适用于如权利要求1-4任一条所述的能源管理系统，其特征在于，包括：

建立与实际楼宇相对应的虚拟楼宇模型，对楼宇内产生、消耗与储存能量的装置进行建模并设置约束条件；

数据采集模块实时采集楼宇内的能源信息数据并传输到数据处理模块的模型中进行计算处理；根据功率平衡的条件对负荷侧、供电侧和储能侧的功率建立等式，以完全消纳楼宇内部发电电能为目标对楼宇的能源进行分配。

6.根据权利要求5所述的一种智能楼宇的能源管理方法，其特征在于，所述对楼宇内产生、消耗与储存能量的装置进行建模包括建立光伏发电模型、风力发电模型、电储能系统模型和用户负荷侧模型；根据功率平衡建立的等式为：

其中为t时刻电网供电侧供电功率，为t时刻第i个电储能装置的充放电功率，大于零时放电，小于零时充电；和分别为t时刻光伏发电功率、风力发电功率和循环回收侧发电功率；为t时刻公共负荷侧用电功率，为t时刻第i个用户负荷侧用电功率；N_bat、N_user分别为电储能装置数量和用户负荷侧用户数量，为t时刻总负荷功率。

7.根据权利要求5或6所述的一种智能楼宇的能源管理方法，其特征在于，

当光伏发电和风力发电的功率和大于总负荷功率时，即供应总负荷功率后多余的功率部分先对电储能装置进行充电，若电储能装置充满或达到最大充电功率时则通过水泵泵水到储水装置中将能量在水储能系统中储存，若水储能系统也满额则将多余的功率部分反馈给电网；

当时，不足的功率部分首先由电储能装置进行放电补充；若电储能装置达到最大放电功率或储存电量达到电量下限阈值时，则由电网进行供电补充；若电网侧供电功率达到电网最大供电功率时，则由水循环发电系统发电补充。

8.根据权利要求7所述的一种智能楼宇的能源管理方法，其特征在于，设置的约束条件包括：充放电功率约束条件：其中为电网最大供电功率，为第i个电储能装置的最大充放电功率，为单个用户负荷侧用电功率上限；

电储能系统的储能约束条件：电网不停电时，电网停电时，其中为t时刻电储能装置储存的电量，为电储能装置的电量下限阈值，为电储能装置最大储存电量。