高層級(jí)中央設(shè)施優(yōu)化的制作方法
【專利摘要】一種用于中央設(shè)施的優(yōu)化系統(tǒng)包括配置為接收負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)的處理電路，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)指示建筑物用能負(fù)荷，所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)指示由所述中央設(shè)施的設(shè)備消耗來(lái)為所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種資源的價(jià)格。所述優(yōu)化系統(tǒng)包括高層級(jí)優(yōu)化模塊，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為生成目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)因變于所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)和由所述中央設(shè)施設(shè)備消耗的一種或多種資源的量表示在優(yōu)化時(shí)段上運(yùn)行所述中央設(shè)施的總財(cái)務(wù)成本。所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為受制于對(duì)所述中央設(shè)施設(shè)備的負(fù)荷等式約束條件和能力約束條件，在所述優(yōu)化時(shí)段上優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)，以確定所述建筑物用能負(fù)荷在多組所述中央設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)分配。
【專利說(shuō)明】
高層級(jí)中央設(shè)施優(yōu)化
[0001] 相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)主張2015年2月27日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 14/634,609的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)， 該美國(guó)專利申請(qǐng)No. 14/634，609又主張2014年5月1日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/987， 361的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)。美國(guó)專利申請(qǐng)No . 14/634，609和美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/987，361二 者都通過(guò)引用而整體合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)總體上涉及用于對(duì)建筑物熱能負(fù)荷提供服務(wù)的中央設(shè)施的運(yùn)行。本公開(kāi)更 具體地涉及用于在多個(gè)配置為對(duì)建筑物熱能負(fù)荷提供服務(wù)的子設(shè)施之間分配建筑物熱能 負(fù)荷的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 中央設(shè)施可包括配置為對(duì)建筑物或園區(qū)（campus)(即，多個(gè)建筑物的系統(tǒng)）的熱能 負(fù)荷提供服務(wù)的各種類型設(shè)備。例如，中央設(shè)施可包括加熱器、制冷器、熱回收制冷器、冷卻 塔、或其它類型的配置為向建筑物提供加熱或冷卻的設(shè)備。中央設(shè)施可消耗來(lái)自公用事業(yè) 的資源(例如，電、水、天然氣等）以加熱或冷卻工作流體(例如，水、乙二醇等），工作流體循 環(huán)到建筑物或者被儲(chǔ)存以供稍后使用以向建筑物提供加熱或冷卻。流體管道一般將加熱或 制冷的流體傳遞到位于建筑物屋頂(rooftop)的空氣處理器或者傳遞到建筑物的各個(gè)樓層 或區(qū)域。空氣處理器推送空氣經(jīng)過(guò)工作流體流過(guò)的熱交換器(例如，加熱盤(pán)管或冷卻盤(pán)管） 以向空氣提供加熱或冷卻。然后，工作流體返回到中央設(shè)施以接受進(jìn)一步的加熱或冷卻，并 且該循環(huán)繼續(xù)。
[0005] 高效率設(shè)備可有助于減少中央設(shè)施消耗的能源的量;然而，這種設(shè)備的有效性非 常依賴于用于在多個(gè)子設(shè)施之間分配負(fù)荷的控制技術(shù)。例如，當(dāng)能源價(jià)格高時(shí)，運(yùn)行熱栗制 冷器而非常規(guī)制冷器以及水加熱器可以更具成本效益。確定應(yīng)在何時(shí)和在何種程度上使用 多個(gè)子設(shè)施中的每個(gè)子設(shè)施以最小化能源成本是有難度和挑戰(zhàn)性的。如果考慮到電力需求 費(fèi)用，則該優(yōu)化甚至更為復(fù)雜。
[0006] 熱能儲(chǔ)存可用于存儲(chǔ)能量以供稍后使用。當(dāng)與實(shí)時(shí)電價(jià)和需求費(fèi)用相結(jié)合時(shí)，熱 能儲(chǔ)存提供了一定程度的靈活性，其可用于通過(guò)將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到低成本時(shí)間或其它電負(fù)荷較 低的時(shí)間從而不會(huì)設(shè)置新的峰值需求量，來(lái)大大降低能源成本。將熱能儲(chǔ)存和具有多個(gè)子 設(shè)施的中央設(shè)施相集成并且與多個(gè)子設(shè)施協(xié)同地優(yōu)化對(duì)熱能儲(chǔ)存的使用以最小化能源成 本，這是困難和有挑戰(zhàn)性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本公開(kāi)的一種實(shí)施方式是一種用于配置為對(duì)建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的中央設(shè) 施的優(yōu)化系統(tǒng)。所述優(yōu)化系統(tǒng)包括配置為接收負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)的處理電 路，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)指示優(yōu)化時(shí)段中的多個(gè)時(shí)階的建筑物用能負(fù)荷，所述公用事業(yè)費(fèi)率 數(shù)據(jù)指示在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處由所述中央設(shè)施的設(shè)備消耗來(lái)對(duì)所述建筑物用 能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種資源的價(jià)格。所述優(yōu)化系統(tǒng)還包括高層級(jí)優(yōu)化模塊，所述高 層級(jí)優(yōu)化模塊配置為生成目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)將在所述優(yōu)化時(shí)段上運(yùn)行所述中央設(shè)施 的總財(cái)務(wù)成本表示為在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)和由所述中 央設(shè)施設(shè)備消耗的一種或多種資源的量的函數(shù)。所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為依據(jù)對(duì)所述中 央設(shè)施設(shè)備的負(fù)荷等式約束條件和能力約束條件，在所述優(yōu)化時(shí)段上優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)， 以確定在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處，所述建筑物用能負(fù)荷在多組所述中央設(shè)施設(shè)備上 的最優(yōu)分配。
[0008] 在一些實(shí)施例中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊使用線性規(guī)劃來(lái)生成和優(yōu)化所述目標(biāo)函 數(shù)。所述目標(biāo)函數(shù)可包括具有成本變量的成本向量，所述成本變量表示與在所述多個(gè)時(shí)階 中的每個(gè)時(shí)階處由所述中央設(shè)施設(shè)備消耗來(lái)為所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多 種資源中的每種資源相關(guān)聯(lián)的財(cái)務(wù)成本。所述目標(biāo)函數(shù)還可包括包含負(fù)荷變量的決策矩 陣，所述負(fù)荷變量表示在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處用于多組所述中央設(shè)施設(shè)備中的每 個(gè)組的用能負(fù)荷。所述高層級(jí)優(yōu)化模塊可配置為確定用于所述決策矩陣中的負(fù)荷變量的最 優(yōu)值。
[0009] 在一些實(shí)施例中，所述中央設(shè)施包括多個(gè)子設(shè)施。多組所述中央設(shè)施設(shè)備的每個(gè) 組可對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子設(shè)施之一。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)子設(shè)施包括熱的熱能儲(chǔ)存子 設(shè)施和冷的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施中的至少一個(gè)。所述熱能儲(chǔ)存子設(shè)施可配置為儲(chǔ)存在所述多個(gè) 時(shí)階中的一個(gè)時(shí)階中生成的熱能以供在所述多個(gè)時(shí)階中的另一個(gè)時(shí)階中使用。
[0010] 在一些實(shí)施例中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為生成用于所述多個(gè)子設(shè)施中的每個(gè) 子設(shè)施的子設(shè)施曲線。每條子設(shè)施曲線可指示所述多個(gè)子設(shè)施之一的資源消耗和負(fù)荷產(chǎn)生 之間的關(guān)系。所述高層級(jí)優(yōu)化模塊可使用所述子設(shè)施曲線來(lái)公式化子設(shè)施曲線約束條件， 并且可依據(jù)所述子設(shè)施曲線約束條件來(lái)優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)。在一些實(shí)施例中，生成所述子 設(shè)施曲線包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):將非線性子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為包括一個(gè)或多個(gè)分段式 線性片段的線性子設(shè)施曲線；以及將非凸子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為凸子設(shè)施曲線。在一些實(shí)施例 中，生成所述子設(shè)施曲線包括:基于與子設(shè)施對(duì)應(yīng)的設(shè)備組的制造商數(shù)據(jù)，接收初始子設(shè)施 曲線；以及使用來(lái)自所述中央設(shè)施的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)更新所述初始子設(shè)施曲線。
[0011] 本公開(kāi)的另一實(shí)施方式是一種用于配置為對(duì)建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的中央設(shè) 施的級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)。所述級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)包括中央設(shè)施控制器、高層級(jí)優(yōu)化模塊和低層級(jí)優(yōu) 化模塊，所述中央設(shè)施控制器配置為使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃來(lái)將所述中央設(shè)施的優(yōu)化問(wèn)題劃分成高 層級(jí)優(yōu)化和低層級(jí)優(yōu)化，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為執(zhí)行所述高層級(jí)優(yōu)化，所述低層級(jí)優(yōu) 化模塊配置為執(zhí)行所述低層級(jí)優(yōu)化。所述高層級(jí)優(yōu)化包括確定建筑物用能負(fù)荷在多組中央 設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)分配。所述低層級(jí)優(yōu)化包括確定所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組內(nèi)的 各個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。
[0012] 在一些實(shí)施例中，由所述高層級(jí)優(yōu)化模塊確定的所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配 優(yōu)化在優(yōu)化時(shí)段上運(yùn)行所述中央設(shè)施的財(cái)務(wù)成本。由所述低層級(jí)優(yōu)化模塊確定的最優(yōu)運(yùn)行 狀態(tài)可優(yōu)化由多組所述中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組消耗的能源的量，以實(shí)現(xiàn)由所述高層級(jí)優(yōu) 化模塊確定的所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述低層級(jí)優(yōu)化模塊配置為生成用于多組中央設(shè)施設(shè)備中的每 個(gè)組的子設(shè)施曲線。每條子設(shè)施曲線可指示多組所述中央設(shè)施設(shè)備中的一個(gè)組的資源消耗 和負(fù)荷產(chǎn)生之間的關(guān)系。所述高層級(jí)優(yōu)化模塊可配置為使用所述子設(shè)施曲線來(lái)公式化子設(shè) 施曲線約束條件，并且依據(jù)所述子設(shè)施曲線約束條件來(lái)確定所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分 配。
[0014] 本公開(kāi)的另一實(shí)施方式是一種用于優(yōu)化配置為對(duì)建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的中 央設(shè)施的成本的方法。所述方法包括在中央設(shè)施優(yōu)化系統(tǒng)的處理電路處接收負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù) 和公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)指示優(yōu)化時(shí)段中的多個(gè)時(shí)階的建筑物用能負(fù)荷， 所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)指示在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處由所述中央設(shè)施的設(shè)備消耗 以對(duì)所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種資源的價(jià)格。所述方法還包括由所述中央 設(shè)施優(yōu)化系統(tǒng)的高層級(jí)優(yōu)化模塊生成目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)將在所述優(yōu)化時(shí)段上運(yùn)行所 述中央設(shè)施的總財(cái)務(wù)成本表示為在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù) 和由所述中央設(shè)施設(shè)備消耗的一種或多種資源的量的函數(shù)。所述方法還包括由所述高層級(jí) 優(yōu)化模塊依據(jù)對(duì)所述中央設(shè)施設(shè)備的負(fù)荷等式約束條件和能力約束條件，在所述優(yōu)化時(shí)段 上優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)，以確定在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處，所述建筑物用能負(fù)荷在多 組所述中央設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)分配。
[0015] 在一些實(shí)施例中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊使用線性規(guī)劃來(lái)生成和優(yōu)化所述目標(biāo)函 數(shù)。所述目標(biāo)函數(shù)可包括具有成本變量的成本向量，所述成本變量表示與在所述多個(gè)時(shí)階 中的每個(gè)時(shí)階處由所述中央設(shè)施設(shè)備消耗來(lái)對(duì)所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多 種資源中的每種資源相關(guān)聯(lián)的財(cái)務(wù)成本。所述目標(biāo)函數(shù)還可包括包含負(fù)荷變量的決策矩 陣，所述負(fù)荷變量表示在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處多組所述中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組 的用能負(fù)荷。所述高層級(jí)優(yōu)化模塊可配置為確定用于所述決策矩陣中的負(fù)荷變量的最優(yōu) 值。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述方法包括使用用于所述中央設(shè)施設(shè)備的所述建筑物用能負(fù) 荷和能力極限來(lái)生成所述負(fù)荷等式約束條件和所述能力約束條件。所述負(fù)荷等式約束條件 可確保所述最優(yōu)分配在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處都滿足所述建筑物用能負(fù)荷。所述能 力約束條件可確保多組所述中央設(shè)施設(shè)備在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處都運(yùn)行在所述 能力極限以內(nèi)。
[0017] 在一些實(shí)施例中，所述中央設(shè)施包括多個(gè)子設(shè)施。多組所述中央設(shè)施設(shè)備中的每 個(gè)組可對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子設(shè)施之一。在一些實(shí)施例中，所述方法包括生成用于所述多個(gè)子 設(shè)施中的每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施曲線。每條子設(shè)施曲線可指示所述多個(gè)子設(shè)施之一的資源消 耗和負(fù)荷產(chǎn)生之間的關(guān)系。所述方法還可包括使用所述子設(shè)施曲線來(lái)公式化子設(shè)施曲線約 束條件；以及依據(jù)所述子設(shè)施曲線約束條件來(lái)優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)。在一些實(shí)施例中，生成所 述子設(shè)施曲線包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):將非線性子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為包括一個(gè)或多個(gè)分 段式線性片段的線性子設(shè)施曲線；以及將非凸子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為凸子設(shè)施曲線。
[0018] 在一些實(shí)施例中，所述方法還包括使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃來(lái)將所述優(yōu)化處理劃分成高層級(jí) 優(yōu)化和低層級(jí)優(yōu)化。所述高層級(jí)優(yōu)化可包括確定所述建筑物用能負(fù)荷在多組所述中央設(shè)施 設(shè)備上的最優(yōu)分配。在一些實(shí)施例中，所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配優(yōu)化在所述優(yōu)化時(shí) 段上運(yùn)行所述中央設(shè)施的財(cái)務(wù)成本。所述低層級(jí)優(yōu)化可包括確定多組所述中央設(shè)施設(shè)備中 的每個(gè)組內(nèi)的各個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，所述最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化由多組 所述中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組消耗的能源的量，以實(shí)現(xiàn)所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配。
[0019] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分僅是示意性的，而無(wú)意以任何方式成 為限制。如僅由權(quán)利要求限定的、這里描述的裝置和/或處理的其它方面、發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)， 將在這里闡述并且結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明中變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例的具有多個(gè)子設(shè)施的中央設(shè)施的示意圖，所述多個(gè)子 設(shè)施包括加熱器子設(shè)施、熱回收制冷器子設(shè)施、制冷器子設(shè)施、熱的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施、以及 冷的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施。
[0021] 圖2是示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的中央設(shè)施系統(tǒng)的框圖，所述中央設(shè)施系統(tǒng)包括 可用于控制圖1的中央設(shè)施的中央設(shè)施控制器。
[0022] 圖3是更詳細(xì)地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖2的中央設(shè)施系統(tǒng)的一部分的框圖， 其顯示了負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊、高層級(jí)優(yōu)化模塊、低層級(jí)優(yōu)化模塊、建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)、以及 中央設(shè)施設(shè)備。
[0023] 圖4是更詳細(xì)地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖3的高層級(jí)優(yōu)化模塊的框圖。
[0024]圖5A-5B是根據(jù)一示例性實(shí)施例的子設(shè)施曲線，其示出了子設(shè)施的資源消耗和子 設(shè)施負(fù)荷之間的關(guān)系，并且其可由圖4的高層級(jí)優(yōu)化模塊使用以優(yōu)化圖1的中央設(shè)施的性 能。
[0025] 圖6是根據(jù)一示例性實(shí)施例的非凸和非線性的子設(shè)施曲線，其可從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成， 或者通過(guò)組合中央設(shè)施的各個(gè)裝置的設(shè)備曲線而生成。
[0026] 圖7是根據(jù)一示例性實(shí)施例的線性化子設(shè)施曲線，其可通過(guò)將非凸和非線性的子 設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換成分段式線性片段(linearsegment)而從圖6的子設(shè)施曲線生成。
[0027] 圖8是示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的一組子設(shè)施曲線的曲線圖，所述一組子設(shè)施曲 線可由圖3的高層級(jí)優(yōu)化模炔基于來(lái)自低層級(jí)優(yōu)化模塊的針對(duì)多種不同環(huán)境條件的實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)而生成。
[0028] 圖9是根據(jù)一示例性實(shí)施例的包含圖3的高層級(jí)優(yōu)化模塊的計(jì)劃系統(tǒng)(planning system)的框圖。
[0029]圖10是示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖9的計(jì)劃系統(tǒng)的操作的圖。
[0030] 圖11是根據(jù)一示例性實(shí)施例的可由圖2的中央設(shè)施控制器或圖9的計(jì)劃系統(tǒng)執(zhí)行 的用于優(yōu)化中央設(shè)施成本的處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 總體上參照附圖，示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的用于優(yōu)化中央設(shè)施的系統(tǒng)和方 法。中央設(shè)施可包括配置為對(duì)建筑物或園區(qū)（即，多個(gè)建筑物的系統(tǒng)）的熱能負(fù)荷提供服務(wù) 的各種類型設(shè)備。例如，中央設(shè)施可包括加熱器、制冷器、熱回收制冷器、冷卻塔、或配置為 向建筑物或園區(qū)提供加熱或冷卻的其它類型設(shè)備。中央設(shè)施設(shè)備可被劃分為配置為執(zhí)行特 定功能的各種組。這樣的中央設(shè)施設(shè)備組這里稱為子設(shè)施。例如，中央設(shè)施可包括加熱器子 設(shè)施、制冷器子設(shè)施、熱回收制冷器子設(shè)施、冷的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施、熱的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施等。 子設(shè)施可消耗來(lái)自一個(gè)或多個(gè)公用事業(yè)的資源(例如，水、電、天然氣等）以對(duì)建筑物或園區(qū) 的用能負(fù)荷提供服務(wù)。對(duì)中央設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化可包括以導(dǎo)致對(duì)建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的最 低財(cái)務(wù)成本的方式來(lái)運(yùn)行各種子設(shè)施。
[0032] 在一些實(shí)施例中，中央設(shè)施優(yōu)化是包括高層級(jí)優(yōu)化和低層級(jí)優(yōu)化的級(jí)聯(lián)優(yōu)化處 理。高層級(jí)優(yōu)化可確定用能負(fù)荷在各子設(shè)施之間的最優(yōu)分配。例如，高層級(jí)優(yōu)化可確定在優(yōu) 化時(shí)段中的每個(gè)時(shí)間元(time element)處要由每個(gè)子設(shè)施產(chǎn)生的熱能負(fù)荷。在一些實(shí)施例 中，高層級(jí)優(yōu)化包括優(yōu)化高層級(jí)成本函數(shù)，所述高層級(jí)成本函數(shù)將運(yùn)行子設(shè)施的財(cái)務(wù)成本 表示為子設(shè)施在優(yōu)化時(shí)段的每個(gè)時(shí)間元處消耗的資源的函數(shù)。低層級(jí)優(yōu)化可使用由高層級(jí) 優(yōu)化確定的最優(yōu)負(fù)荷分配來(lái)確定每個(gè)子設(shè)施內(nèi)的各個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài) 可包括例如每個(gè)子設(shè)施的各個(gè)裝置的通/斷狀態(tài)和/或運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。低層級(jí)優(yōu)化可包括優(yōu)化 低層級(jí)成本函數(shù)，所述低層級(jí)成本函數(shù)將子設(shè)施的能源消耗表示為子設(shè)施的各個(gè)裝置的 通/斷狀態(tài)和/或運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)的函數(shù)。
[0033] 本公開(kāi)著重于高層級(jí)優(yōu)化，并描述了用于執(zhí)行高層級(jí)優(yōu)化的系統(tǒng)和方法。高層級(jí) 優(yōu)化模塊可執(zhí)行高層級(jí)優(yōu)化。在各種實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊可以是配置為用于物理設(shè) 施的實(shí)時(shí)控制的中央設(shè)施控制器的部件，或者是配置為優(yōu)化仿真設(shè)施(例如，用于計(jì)劃或設(shè) 計(jì)目的）的計(jì)劃工具的部件。
[0034] 在一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊使用線性規(guī)劃框架來(lái)執(zhí)行高層級(jí)優(yōu)化。有利地， 線性規(guī)劃能高效地處理復(fù)雜優(yōu)化場(chǎng)景，并且能以較短時(shí)幀(例如，秒、毫秒等)進(jìn)行較長(zhǎng)優(yōu)化 時(shí)段(例如，日、周、年等)上的優(yōu)化。在另一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊可使用各種其它優(yōu) 化框架(例如，二次規(guī)劃、線性分式規(guī)劃、非線性規(guī)劃、組合算法等）中的任何框架。
[0035] 定義高層級(jí)優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)可以在線性規(guī)劃框架中表示為： _6]紅 gmtod.遵守 Ax<b，Hx=g A ' 5
[0037]其中，c是成本向量，x是決策矩陣，A和b(分別）是描述對(duì)決策矩陣x中的變量的不 等式約束條件的矩陣和向量，而H和g(分別）是描述對(duì)決策矩陣x中的變量的等式約束條件 的矩陣和向量。決策矩陣x中的變量可包括在優(yōu)化時(shí)段中的每個(gè)時(shí)間元處分配給各種子設(shè) 施的子設(shè)施負(fù)荷和/或子設(shè)施的資源消耗量。高層級(jí)優(yōu)化模塊可定義成本向量c和優(yōu)化約束 條件(例如，矩陣A和H以及向量b和g)，并且求解優(yōu)化問(wèn)題以確定用于決策矩陣x中的變量的 最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷值。
[0038]高層級(jí)優(yōu)化模塊可將在優(yōu)化時(shí)段中的每個(gè)時(shí)間元的用于建筑物或園區(qū)的預(yù)測(cè)或 計(jì)劃用能負(fù)荷，接收作為輸入。高層級(jí)優(yōu)化模塊可使用預(yù)測(cè)或計(jì)劃負(fù)荷來(lái)公式化對(duì)高層級(jí) 優(yōu)化問(wèn)題的約束條件(例如，定義矩陣A和H以及向量b和g)。高層級(jí)優(yōu)化模塊還可接收定義 由中央設(shè)施消耗來(lái)對(duì)用能負(fù)荷提供服務(wù)的每種資源的成本的公用事業(yè)費(fèi)率(例如，能源價(jià) 格、水價(jià)、需求收費(fèi)等）。公用事業(yè)費(fèi)率可以是隨時(shí)間變化的費(fèi)率(例如，在不同的時(shí)間定義 不同的費(fèi)率)并且可包括用于各種時(shí)間段的需求收費(fèi)。高層級(jí)優(yōu)化模塊可使用公用事業(yè)費(fèi) 率來(lái)定義成本向量c。
[0039]高層級(jí)優(yōu)化模塊可接收或生成用于每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施曲線。子設(shè)施曲線將子設(shè) 施的資源消耗定義為子設(shè)施產(chǎn)生的負(fù)荷的函數(shù)。子設(shè)施曲線可由低層級(jí)優(yōu)化模塊生成，或 由高層級(jí)優(yōu)化模炔基于從低層級(jí)優(yōu)化模塊接收到的操作數(shù)據(jù)點(diǎn)而生成。高層級(jí)優(yōu)化模塊可 使用子設(shè)施曲線來(lái)(例如，基于子設(shè)施產(chǎn)生的負(fù)荷)將每個(gè)子設(shè)施的資源消耗約束到沿對(duì)應(yīng) 的子設(shè)施曲線的某個(gè)值。例如，高層級(jí)優(yōu)化模塊可使用子設(shè)施曲線來(lái)定義對(duì)高層級(jí)優(yōu)化問(wèn) 題的優(yōu)化約束條件(例如，矩陣A和H以及向量b和g)。
[0040]在一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為將需求收費(fèi)引入到高層級(jí)優(yōu)化處理中。 需求收費(fèi)是某些公用事業(yè)供應(yīng)商在可適用的需求收費(fèi)時(shí)段內(nèi)基于資源消耗的最大費(fèi)率強(qiáng) 加的附加收費(fèi)。例如，需求電費(fèi)可被提供為每單位電力的成本Cdemand并且可乘以需求收費(fèi)時(shí) 段內(nèi)的峰值用電max(p elec,k)以確定需求收費(fèi)。歸因于用于計(jì)算需求收費(fèi)的非線性max()函 數(shù)，常規(guī)系統(tǒng)尚不能將需求收費(fèi)引入到線性優(yōu)化框架中。
[0041]有利地，本公開(kāi)的高層級(jí)優(yōu)化模塊可配置為通過(guò)修正決策矩陣X、成本向量c、和/ 或描述不等式約束條件的A矩陣和b向量，而將需求收費(fèi)引入到線性優(yōu)化框架中。例如，高層 級(jí)優(yōu)化模塊可通過(guò)增加表示優(yōu)化時(shí)段中的峰值電力消耗的新決策變量x peak來(lái)修正決策矩 陣X。高層級(jí)優(yōu)化模塊可用需求收費(fèi)費(fèi)率cdemand來(lái)修正成本向量c，以使得需求收費(fèi)費(fèi)率 Cd_nd乘以峰值電力消耗Xpe5ak。高層級(jí)優(yōu)化模塊可生成和/或施加約束條件以確保峰值電力 消耗X P(3ak大于或等于需求收費(fèi)時(shí)段中的每個(gè)時(shí)階的電需求量，并且大于或等于需求收費(fèi)時(shí) 段內(nèi)的其先前值。
[0042]在一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為將負(fù)荷變化懲罰引入到高層級(jí)優(yōu)化處理 中。負(fù)荷變化懲罰可表示由于分配給子設(shè)施的負(fù)荷的快速變化而導(dǎo)致的成本增加(例如，設(shè) 備劣化等）。高層級(jí)優(yōu)化模塊可通過(guò)修正決策矩陣X、成本向量c和/或優(yōu)化約束條件來(lái)引入 負(fù)荷變化懲罰。例如，高層級(jí)優(yōu)化模塊可通過(guò)為每個(gè)子設(shè)施增加負(fù)荷變化變量S來(lái)修正決策 矩陣X。負(fù)荷變化變量可表示從一個(gè)時(shí)間元到下一個(gè)時(shí)間元每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施負(fù)荷變化。 高層級(jí)優(yōu)化模塊可修正成本向量c以增加與改變子設(shè)施負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的成本。在一些實(shí)施例 中，高層級(jí)優(yōu)化模塊增加將負(fù)荷變化變量S約束到子設(shè)施負(fù)荷的對(duì)應(yīng)變化的約束條件。對(duì)高 層級(jí)優(yōu)化處理的這些和其它增強(qiáng)可被引入到線性優(yōu)化框架中，如下面更詳細(xì)地描述的那 樣。
[0043]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的中央設(shè)施10的圖。中央設(shè)施10圖示為包 括多個(gè)子設(shè)施，所述多個(gè)子設(shè)施包括加熱器子設(shè)施12、熱回收制冷器子設(shè)施14、制冷器子設(shè) 施16、冷卻塔子設(shè)施18、熱的熱能儲(chǔ)存(TES)子設(shè)施20、以及冷的熱能儲(chǔ)存(TES)子設(shè)施22。 子設(shè)施12-22消耗來(lái)自公用事業(yè)的資源(例如，水、天然氣、電等)來(lái)對(duì)建筑物或園區(qū)的熱能 負(fù)荷(例如，熱水、冷水、供暖、制冷等)提供服務(wù)。例如，加熱器子設(shè)施12可配置為加熱熱水 回路24中的水，熱水回路24將熱水在中央設(shè)施10和建筑物(未示出）之間循環(huán)。制冷器子設(shè) 施16可配置為對(duì)冷水回路26中的水進(jìn)行制冷，冷水回路26將冷水在中央設(shè)施10和建筑物之 間循環(huán)。熱回收制冷器子設(shè)施14可配置為將熱量從冷水回路26傳遞到熱水回路24以提供對(duì) 熱水的附加加熱和對(duì)冷水的附加冷卻。冷凝水回路28可吸收來(lái)自制冷器子設(shè)施16中的冷水 的熱量并且排出冷卻塔子設(shè)施18中吸收的熱量，或者將該吸收的熱量傳遞到熱水回路24。 熱TES子設(shè)施20和冷TES子設(shè)施22分別儲(chǔ)存熱的和冷的熱能以供隨后使用。
[0044]熱水回路24和冷水回路26可將加熱和/或制冷的水傳遞到位于建筑物屋頂?shù)目諝?處理器或者傳遞到建筑物的各個(gè)樓層或區(qū)域。空氣處理器推送空氣經(jīng)過(guò)水流過(guò)的熱交換器 (例如，加熱盤(pán)管或冷卻盤(pán)管）以向空氣提供加熱或冷卻。加熱或冷卻的空氣可被傳遞到建 筑物的各個(gè)區(qū)域以為建筑物的熱能負(fù)荷提供服務(wù)。然后，水返回到中央設(shè)施10以在子系統(tǒng) 12-22中接受進(jìn)一步的加熱或冷卻。
[0045] 雖然將中央設(shè)施10圖示和描述為加熱和冷卻水以用于循環(huán)到建筑物，但是將理 解，可以代替水或者除了水之外附加地使用任何其它類型的工作流體(例如，乙二醇、C02 等)來(lái)向熱能負(fù)荷提供服務(wù)。在另一些實(shí)施例中，中央設(shè)施10可直接向建筑物或園區(qū)提供加 熱和/或冷卻，而不需要中間熱傳遞流體。中央設(shè)施10可與子設(shè)施12-22提供服務(wù)的建筑物 物理地分隔開(kāi)，或者可與建筑物物理地一體化(例如，位于建筑物內(nèi)）。
[0046] 每個(gè)子設(shè)施12-22可包括配置為促成子設(shè)施功能的各種設(shè)備。例如，加熱器子設(shè)施 12圖示為包括配置為向熱水回路24中的熱水增加熱量的多個(gè)加熱元件30(例如，鍋爐、電加 熱器等）。加熱器子設(shè)施12還圖示為包括配置為使熱水在熱水回路24中循環(huán)并且控制熱水 流經(jīng)各個(gè)加熱元件30的流速的若干栗32和34。熱回收制冷器子設(shè)施14圖示為包括多個(gè)熱回 收熱交換器36(例如，制冷回路），其配置為將熱量從冷水回路26傳遞到熱水回路24。熱回收 制冷器子設(shè)施14還圖示為包括若干栗38和40,其配置為使熱水和/或冷水循環(huán)通過(guò)熱回收 熱交換器36并且控制水流經(jīng)各個(gè)熱回收熱交換器36的流速。
[0047]制冷器子設(shè)施16圖示為包括多個(gè)制冷器42,其配置為將熱量從冷水回路26中的冷 水中去除。制冷器子設(shè)施16還圖示為包括若干栗44和46,其配置為使冷水在冷水回路26中 循環(huán)并且控制冷水流經(jīng)各個(gè)制冷器42的流速。冷卻塔子設(shè)施18圖示為包括多個(gè)冷卻塔48， 其配置為將熱量從冷凝水回路28中的冷凝水中去除。冷卻塔子設(shè)施18還圖示為包括若干栗 50,其配置為使冷凝水在冷凝水回路28中循環(huán)并且控制冷凝水流經(jīng)各個(gè)冷卻塔48的流速。 [0048]熱TES子設(shè)施20圖示為包括熱TES水箱52,其配置為儲(chǔ)存熱水以供稍后使用。熱TES 子設(shè)施20還可包括一個(gè)或多個(gè)栗或閥，其配置為控制熱水進(jìn)出熱TES水箱52的流速。冷TES 子設(shè)施22圖示為包括冷TES水箱54,其配置為儲(chǔ)存冷水以供稍后使用。冷TES子設(shè)施22還可 包括一個(gè)或多個(gè)栗或閥，其配置為控制冷水進(jìn)出冷TES水箱54的流速。在一些實(shí)施例中，中 央設(shè)施10中的一個(gè)或多個(gè)栗(例如，栗32、34、38、40、44、46和/或50)或中央設(shè)施10中的管線 包括與其相關(guān)聯(lián)的隔離閥。在各種實(shí)施例中，隔離閥可與栗一體化或者位于栗的上游或下 游以控制中央設(shè)施10中的流體流動(dòng)。在另一些實(shí)施例中，中央設(shè)施10中可包括更多、更少或 者不同類型的裝置。
[0049] 現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的中央設(shè)施系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100圖示 為包括中央設(shè)施控制器102、建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)108、以及多個(gè)子設(shè)施12-22。子設(shè)施12-22可 與前面參照?qǐng)D1描述的相同。例如，子設(shè)施12-22圖示為包括加熱器子設(shè)施12、熱回收制冷器 子設(shè)施14、制冷器子設(shè)施16、熱TES子設(shè)施20、以及冷TES子設(shè)施22。
[0050] 每個(gè)子設(shè)施12-22圖示為包括設(shè)備60,其可由中央設(shè)施控制器102和/或建筑物自 動(dòng)化系統(tǒng)108控制以優(yōu)化中央設(shè)施10的性能。設(shè)備60可包括例如加熱裝置30,制冷器42,熱 回收熱交換器36,冷卻塔48,熱能儲(chǔ)存裝置52、54,栗32、44、50，閥34、38、46和/或子設(shè)施12_ 22的其它裝置。設(shè)備60的各個(gè)裝置可接通或斷開(kāi)以調(diào)節(jié)由每個(gè)子設(shè)施12-22提供服務(wù)的熱 能負(fù)荷。在一些實(shí)施例中，設(shè)備60的各個(gè)裝置可根據(jù)從中央設(shè)施控制器102接收到的運(yùn)行設(shè) 定點(diǎn)而以可變能力運(yùn)行(例如，以10%的能力或60%的能力來(lái)運(yùn)行制冷器）。
[0051] 在一些實(shí)施例中，子設(shè)施12-22中的一個(gè)或多個(gè)包括子設(shè)施級(jí)控制器，其配置為控 制對(duì)應(yīng)子設(shè)施的設(shè)備60。例如，中央設(shè)施控制器102可確定設(shè)備60的通/斷配置和全局運(yùn)行 設(shè)定點(diǎn)。響應(yīng)于通/斷配置和所接收到的全局運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)，子設(shè)施控制器可接通或斷開(kāi)將設(shè) 備60的各個(gè)裝置接通或斷開(kāi)，并且實(shí)施特定的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)（例如，風(fēng)門(mén)位置、葉片位置、風(fēng)扇 速度、栗速等）以達(dá)到或維持全局運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。
[0052]建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS) 108可配置為監(jiān)視所控制的建筑物或建筑物區(qū)域內(nèi)的狀 況。例如，BAS 108可接收來(lái)自遍及建筑物分布的各種傳感器(例如，溫度傳感器、濕度傳感 器、氣流傳感器、電壓傳感器等）的輸入，并且可向中央設(shè)施控制器102報(bào)告建筑物狀況。建 筑物狀況可包括例如建筑物或建筑物區(qū)域的溫度、建筑物的電力消耗(例如，電負(fù)荷）、配置 為影響建筑物內(nèi)的受控狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器的狀態(tài)、或與受控建筑物相關(guān)的其它類型 的信息。BAS 108可操作子設(shè)施12-22以影響建筑物內(nèi)的受監(jiān)視狀況，并且對(duì)建筑物的熱能 負(fù)荷提供服務(wù)。
[0053] BAS 108可從中央設(shè)施控制器102接收指定設(shè)備60的通/斷狀態(tài)和/或設(shè)定點(diǎn)的控 制信號(hào)。BAS 108可根據(jù)由中央設(shè)施控制器102提供的控制信號(hào)來(lái)(例如，經(jīng)由致動(dòng)器、功率 繼電器等)控制設(shè)備60。例如，BAS 108可使用閉環(huán)控制來(lái)操作設(shè)備60以達(dá)到由中央設(shè)施控 制器102指定的設(shè)定點(diǎn)。在各種實(shí)施例中，BAS 108可與中央設(shè)施控制器102結(jié)合，或者可以 是單獨(dú)的建筑物管理系統(tǒng)的一部分。根據(jù)一示例性實(shí)施例，BAS 108是約翰遜控制公司 (Johnson Controls，Inc ?)出售的METASYS?品牌的建筑物管理系統(tǒng)。
[0054]中央設(shè)施控制器102可使用從BAS 108接收到的信息來(lái)監(jiān)視受控建筑物的狀態(tài)。中 央設(shè)施控制器102可配置為對(duì)預(yù)測(cè)窗中的多個(gè)時(shí)階(例如，使用來(lái)自氣象服務(wù)的天氣預(yù)報(bào)） 預(yù)測(cè)建筑物熱能負(fù)荷(例如，加熱負(fù)荷、冷卻負(fù)荷等）。中央設(shè)施控制器102可生成設(shè)備60的 通/斷決策和/或設(shè)定點(diǎn)，以最小化在預(yù)測(cè)窗的持續(xù)時(shí)間內(nèi)由子設(shè)施12-22消耗以對(duì)預(yù)測(cè)的 加熱和/或冷卻負(fù)荷提供服務(wù)的能源的成本。中央設(shè)施控制器102可配置為執(zhí)行處理1100 (圖11)以及本文描述的其它處理。根據(jù)一示例性實(shí)施例，中央設(shè)施控制器102集成在單個(gè)計(jì) 算機(jī)(例如，一個(gè)服務(wù)器、一個(gè)機(jī)箱等）內(nèi)。在各種其它示例性實(shí)施例中，中央設(shè)施控制器102 可跨多個(gè)服務(wù)器或計(jì)算機(jī)分布(例如，可存在于分散的位置中）。在另一示例性實(shí)施例中，中 央設(shè)施控制器102可與管理多個(gè)建筑物系統(tǒng)的智能建筑物管理器集成和/或與BAS 108相結(jié) 合。
[0055] 中央設(shè)施控制器102圖示為包括通信接口 104和處理電路106。通信接口 104可包括 用于與各種系統(tǒng)、裝置或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的有線或無(wú)線接口（例如，插座、天線、發(fā)射器、 接收器、收發(fā)器、接線端子等）。例如，通信接口 104可包括用于經(jīng)由基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)卡和端口、和/或用于經(jīng)由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的WiFi收發(fā)器。 通信接口 104可配置為經(jīng)由局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)（例如，因特網(wǎng)、建筑物WAN等)進(jìn)行通信，并且可 使用各種通信協(xié)議(例如，BACnet、IP、L0N等）。
[0056] 通信接口 104可以是網(wǎng)絡(luò)接口，其配置為促成中央設(shè)施控制器102和各種外部系統(tǒng) 或裝置(例如，BAS 108、子設(shè)施12-22等)之間的電子數(shù)據(jù)通信。例如，中央設(shè)施控制器102可 從BAS 108接收信息，所述信息指示受控建筑物的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量狀態(tài)(例如，溫度、濕度、 電負(fù)荷等）以及子設(shè)施12-22的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)（例如，設(shè)備狀態(tài)、電力消耗、設(shè)備可用性 等）。通信接口 104可接收來(lái)自BAS 108和/或子設(shè)施12-22的輸入，并且可經(jīng)由BAS 108向子 設(shè)施12-22提供運(yùn)行參數(shù)(例如，通/斷決策、設(shè)定點(diǎn)等）。運(yùn)行參數(shù)可使得子設(shè)施12-22激活、 禁用或調(diào)節(jié)設(shè)備60的各種裝置的設(shè)定點(diǎn)。
[0057] 仍參照?qǐng)D2,處理電路106圖示為包括處理器110和存儲(chǔ)器112。處理器110可以是通 用或?qū)Ｓ锰幚砥?、專用集成電?ASIC)、一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、一組處理部 件、或其它合適的處理部件。處理器110可配置為運(yùn)行被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器112中或者從其它計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，CDROM、網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存器、遠(yuǎn)程服務(wù)器等)接收到的計(jì)算機(jī)代碼或指令。
[0058] 存儲(chǔ)器112可包括用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和/或計(jì)算機(jī)代碼的一個(gè)或多個(gè)裝置(例如，存儲(chǔ) 器單元、存儲(chǔ)器裝置、儲(chǔ)存裝置等），所述數(shù)據(jù)和/或計(jì)算機(jī)代碼用于完成和/或促成本公開(kāi) 描述的各種處理。存儲(chǔ)器112可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、硬驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)存 器、臨時(shí)儲(chǔ)存器、非易失性存儲(chǔ)器、快閃存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、或用于儲(chǔ)存軟件對(duì)象和/或計(jì) 算機(jī)指令的任何其它合適的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器112可包括數(shù)據(jù)庫(kù)部件、目標(biāo)代碼部件、腳本部 件、或用于支持本公開(kāi)描述的各種活動(dòng)和信息結(jié)構(gòu)的任何其它類型的信息結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)器112 可經(jīng)由處理電路106可通信地連接到處理器110,并且可包括用于(例如，由處理器106)運(yùn)行 這里描述的一個(gè)或多個(gè)處理的計(jì)算機(jī)代碼。
[0059] 仍參照?qǐng)D2,存儲(chǔ)器112圖示為包括建筑物狀態(tài)監(jiān)視器134。中央設(shè)施控制器102可 經(jīng)由建筑物狀態(tài)監(jiān)視器134接收有關(guān)要由中央設(shè)施10加熱或冷卻的整個(gè)建筑物或建筑物空 間的數(shù)據(jù)。在一示例性實(shí)施例中，建筑物狀態(tài)監(jiān)視器134可包括圖形用戶界面部件，其配置 為向用戶提供圖形用戶界面以用于選擇建筑物要求(例如，總體溫度參數(shù)、對(duì)于建筑物選擇 的日程表(schedule)、選擇用于不同建筑物區(qū)域的不同溫度水平，等等）。
[0060] 中央設(shè)施控制器102可確定通/斷配置和運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)以滿足從建筑物狀態(tài)監(jiān)視器 134接收到的建筑物要求。在一些實(shí)施例中，建筑物狀態(tài)監(jiān)視器134接收、收集、儲(chǔ)存和/或發(fā) 送冷卻負(fù)荷要求、建筑物溫度設(shè)定點(diǎn)、住戶數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、用能數(shù)據(jù)、日程表數(shù)據(jù)、以及其 它建筑物參數(shù)。在一些實(shí)施例中，建筑物狀態(tài)監(jiān)視器134儲(chǔ)存關(guān)于能源成本的數(shù)據(jù)，諸如可 從公用事業(yè)126獲得的定價(jià)信息(能源收費(fèi)、需求收費(fèi)等）。
[0061] 仍參照?qǐng)D2,存儲(chǔ)器112圖示為包括負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122。負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊 122可配置為預(yù)測(cè)優(yōu)化時(shí)段的每個(gè)時(shí)階k(例如，k = l~n)處的建筑物或園區(qū)的熱能負(fù)荷 負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122圖示為從氣象服務(wù)124接收天氣預(yù)報(bào)。在一些實(shí)施例中，負(fù) 荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122因變于天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)熱能負(fù)荷;^在一些實(shí)施例中，負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè) 〇 模塊122使用來(lái)自BAS 108的反饋來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷I來(lái)自BAS108的反饋可包括各種類型的傳感 〇. 器輸入(例如，溫度、流量、濕度、焓等)或與受控建筑物相關(guān)的其它數(shù)據(jù)(例如，來(lái)自HVAC系 統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、水系統(tǒng)等的輸入)。
[0062] 在一些實(shí)施例中，負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122(例如，經(jīng)由建筑物狀態(tài)監(jiān)視器134)從 BAS108接收測(cè)量的電負(fù)荷和/或先前測(cè)量的負(fù)荷數(shù)據(jù)。負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122可因變于給 定的天氣預(yù)報(bào)（i \日期類型(day)、當(dāng)日時(shí)間（t)以及先前測(cè)量的負(fù)荷數(shù)據(jù)(Yk-〇預(yù)測(cè)負(fù) 荷I這樣的關(guān)系可表示在下面的等式中： ' b
[0063] 二 f A,, rfay, t d』）
[0064]在一些實(shí)施例中，負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122使用從歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到的確定性 加隨機(jī)性模型（deterministic plusstochastic model)來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模 C 塊122可使用各種預(yù)測(cè)方法中的任何方法來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷例如，線性回歸用于確定性部分而 AR模型用于隨機(jī)性部分）。負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122可預(yù)測(cè)建筑物或園區(qū)的一個(gè)或多個(gè)不同 類型的負(fù)荷。例如，負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122可在預(yù)測(cè)窗內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k內(nèi)預(yù)測(cè)熱水負(fù)荷 和冷水負(fù)荷心MA-。
[0065]負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122圖示為從公用事業(yè)126接收公用事業(yè)費(fèi)率。公用事業(yè)費(fèi)率 可指示在預(yù)測(cè)窗內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k處由公用事業(yè)126提供的每單位資源(例如，電、天然氣、水 等)的成本或價(jià)格。在一些實(shí)施例中，公用事業(yè)費(fèi)率是時(shí)變的費(fèi)率。例如，電價(jià)可在一天的某 些時(shí)間或者在一周的某些日子(例如，在高需求量時(shí)段期間）較高，而在一天的其它時(shí)間或 一周的其它日子(例如，在低需求量時(shí)段期間）較低。公用事業(yè)費(fèi)率可定義各種時(shí)間段和每 個(gè)時(shí)間段期間每單位資源的成本。公用事業(yè)費(fèi)率可以是從公用事業(yè)126接收到的實(shí)際費(fèi)率， 或者是由負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122估計(jì)的預(yù)測(cè)公用事業(yè)費(fèi)率。
[0066]在一些實(shí)施例中，公用事業(yè)費(fèi)率包括由公用事業(yè)126提供的一種或多種資源的需 求收費(fèi)。需求收費(fèi)可定義公用事業(yè)126基于在需求收費(fèi)時(shí)段期間特定資源的最大用量（例 如，最大能源消耗)強(qiáng)加的單獨(dú)成本。公用事業(yè)費(fèi)率可定義各種需求收費(fèi)時(shí)段以及與每個(gè)需 求收費(fèi)時(shí)段相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)需求收費(fèi)。在一些實(shí)例中，需求收費(fèi)時(shí)段可彼此和/或與預(yù) 測(cè)窗部分地或完全重疊。有利地，優(yōu)化模塊128可配置為在由高層級(jí)優(yōu)化模塊130執(zhí)行的高 層級(jí)優(yōu)化處理中考慮需求收費(fèi)。公用事業(yè)126可由以下各項(xiàng)來(lái)定義:時(shí)變(例如，每小時(shí)）的 價(jià)格、最大服務(wù)水平(例如，物理基礎(chǔ)設(shè)施或合同所允許的最大消耗率）、以及在電力的情況 下的需求收費(fèi)或?qū)δ硶r(shí)段內(nèi)峰值消耗率的收費(fèi)。
[0067]負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122可將預(yù)測(cè)負(fù)荷^和公用事業(yè)費(fèi)率儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器112中，和/ 或?qū)㈩A(yù)測(cè)負(fù)荷^和公用事業(yè)費(fèi)率提供給優(yōu)化模塊128。優(yōu)化模塊128可使用預(yù)測(cè)負(fù)荷&和公 用事業(yè)費(fèi)率來(lái)確定用于子設(shè)施12-22的最優(yōu)負(fù)荷分配，并且生成設(shè)備60的通/斷決策和設(shè)定 點(diǎn)。
[0068]仍參照?qǐng)D2,存儲(chǔ)器112圖示為包括優(yōu)化模塊128。優(yōu)化模塊128可執(zhí)行級(jí)聯(lián)優(yōu)化處 理以優(yōu)化中央設(shè)施10的性能。例如，優(yōu)化模塊128圖示為包括高層級(jí)優(yōu)化模塊130和低層級(jí) 優(yōu)化模塊132。高層級(jí)優(yōu)化模塊130可控制級(jí)聯(lián)優(yōu)化的外(例如，子設(shè)施級(jí)）回路。高層級(jí)優(yōu)化 模塊130可確定預(yù)測(cè)窗中的每個(gè)時(shí)階的、在子設(shè)施12-22之間的最優(yōu)熱能負(fù)荷分配，以優(yōu)化 (例如，最小化)子設(shè)施12-22消耗的能源成本。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可控制級(jí)聯(lián)優(yōu)化的內(nèi)（例 如，設(shè)備級(jí)）回路。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可確定如何以通過(guò)高層級(jí)優(yōu)化模塊130確定的負(fù)荷設(shè) 定點(diǎn)最佳地運(yùn)行每個(gè)子設(shè)施。例如，低層級(jí)優(yōu)化模塊132可確定設(shè)備60的各種裝置的通/斷 狀態(tài)和/或運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)以優(yōu)化(例如，最小化)每個(gè)子設(shè)施的能源消耗，同時(shí)滿足子設(shè)施的熱 能負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)。級(jí)聯(lián)優(yōu)化處理將參照?qǐng)D3來(lái)更加詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0069]仍參照?qǐng)D2,存儲(chǔ)器112圖示為包括子設(shè)施控制模塊138。子設(shè)施控制模塊138可儲(chǔ) 存關(guān)于過(guò)去的運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)去的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)、以及用于計(jì)算和/或?qū)嵤┳釉O(shè)施 12-22的控制參數(shù)的指令。子設(shè)施控制模塊138還可接收、儲(chǔ)存和/或發(fā)送關(guān)于設(shè)備60的各個(gè) 裝置的狀況的數(shù)據(jù)，諸如運(yùn)行效率、設(shè)備劣化、自上次維修以來(lái)的日期、壽命參數(shù)、狀況等 級(jí)、或其它專門(mén)針對(duì)裝置的數(shù)據(jù)。子設(shè)施控制模塊138可經(jīng)由通信接口 104從子設(shè)施12-22 和/或BAS 108接收數(shù)據(jù)。子設(shè)施控制模塊138還可接收和儲(chǔ)存來(lái)自低層級(jí)優(yōu)化模塊132的 通/斷狀態(tài)和運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。
[0070] 來(lái)自優(yōu)化模塊128、子設(shè)施控制模塊138或中央設(shè)施控制器102的其它模塊的數(shù)據(jù) 和處理結(jié)果可由監(jiān)視和報(bào)告應(yīng)用136訪問(wèn)（或推送到監(jiān)視和報(bào)告應(yīng)用136)。監(jiān)視和報(bào)告應(yīng)用 136可配置為生成實(shí)時(shí)的"系統(tǒng)健康"儀表板，其可由用戶(例如，中央設(shè)施工程師)查看和導(dǎo) 航(navigate)。例如，監(jiān)視和報(bào)告應(yīng)用136可包括基于網(wǎng)絡(luò)(web)的監(jiān)視應(yīng)用，其具有若干圖 形用戶界面(GUI)元素(例如，窗口小部件(widget)、儀表板控件、窗口等）以用于向GUI的用 戶顯示關(guān)鍵性能指示(KPI)或其它信息。此外，GUI元素可概括在不同建筑物(真實(shí)的或建模 的）、不同園區(qū)等中的各中央設(shè)施之間的相對(duì)能源使用和強(qiáng)度?？苫诳捎脭?shù)據(jù)生成和顯示 其它GUI元素或報(bào)告，其允許用戶從一個(gè)屏幕評(píng)估跨一個(gè)或多個(gè)中央設(shè)施的性能。用戶界面 或報(bào)告(或下層的數(shù)據(jù)引擎)可配置為按建筑物、建筑物類型、設(shè)備類型等將運(yùn)行狀況進(jìn)行 集合和歸類。GUI元素可包括圖表或柱狀圖，其允許用戶形象化地分析中央設(shè)施的裝置的運(yùn) 行參數(shù)和電力消耗。
[0071] 仍參照?qǐng)D2,中央設(shè)施控制器102可包括一個(gè)或多個(gè)GUI服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)114或GUI 引擎116以支持監(jiān)視和報(bào)告應(yīng)用136。在各種實(shí)施例中，應(yīng)用136、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)114和⑶I引擎116 可被提供作為中央設(shè)施控制器102外的單獨(dú)部件(例如，作為智能建筑物管理器的一部分）。 中央設(shè)施控制器102可配置為維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)(例如，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、XML數(shù) 據(jù)庫(kù)等)并且包括計(jì)算機(jī)代碼模塊，其持續(xù)地、頻繁地或者偶爾地查詢、集合、變換、搜索或 以其它方式處理在所述詳細(xì)數(shù)據(jù)庫(kù)中維護(hù)的數(shù)據(jù)。中央設(shè)施控制器102可配置為將任何這 樣的處理的結(jié)果提供給其它數(shù)據(jù)庫(kù)、表格、XML文件或其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以用于由例如外部監(jiān)視 和報(bào)告應(yīng)用進(jìn)一步查詢、計(jì)算或訪問(wèn)。
[0072] 中央設(shè)施控制器102圖示為包括配置工具118。配置工具118可允許用戶（例如，經(jīng) 由圖形用戶界面、經(jīng)由提示引發(fā)"向?qū)?等)定義中央設(shè)施控制器102應(yīng)如何對(duì)中央設(shè)施子系 統(tǒng)中變化的狀況進(jìn)行反應(yīng)。在一示例性實(shí)施例中，配置工具118允許用戶建立和儲(chǔ)存能跨多 個(gè)中央設(shè)施裝置、多個(gè)建筑物系統(tǒng)和多個(gè)企業(yè)控制應(yīng)用（例如，工作訂單管理系統(tǒng)應(yīng)用、企 業(yè)資源計(jì)劃應(yīng)用等）的狀況響應(yīng)場(chǎng)景。例如，配置工具118可向用戶提供利用各種條件邏輯 來(lái)組合(例如，來(lái)自子系統(tǒng)、來(lái)自事件歷史的）數(shù)據(jù)的能力。在不同的示例性實(shí)施例中，條件 邏輯的范圍可從條件之間的簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算符(例如，與(AND)、或(0R)、異或(X0R)等)到偽代 碼構(gòu)造或復(fù)雜編程語(yǔ)言函數(shù)(允許更復(fù)雜的相互作用、條件語(yǔ)句、循環(huán)等）。配置工具118可 呈現(xiàn)用于構(gòu)建這樣的條件邏輯的用戶界面。用戶界面可允許用戶圖形地定義策略和響應(yīng)。 在一些實(shí)施例中，用戶界面可允許用戶選擇預(yù)先儲(chǔ)存的或預(yù)先構(gòu)造的策略并且對(duì)其進(jìn)行調(diào) 整或啟用它以供與它們的系統(tǒng)一起使用。
[0073]現(xiàn)在參照?qǐng)D3,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的更詳細(xì)地顯示了中央設(shè)施系統(tǒng)100的一 部分的框圖。圖3示出了由優(yōu)化模塊128執(zhí)行來(lái)優(yōu)化中央設(shè)施10的性能的級(jí)聯(lián)優(yōu)化處理。在 級(jí)聯(lián)優(yōu)化處理中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130執(zhí)行子設(shè)施級(jí)優(yōu)化，其確定預(yù)測(cè)窗中的每個(gè)時(shí)階的、 熱能負(fù)荷在子設(shè)施12-22之間的最優(yōu)分配，以最小化子設(shè)施12-22消耗的能源的成本。低層 級(jí)優(yōu)化模塊132執(zhí)行設(shè)備級(jí)優(yōu)化，其確定如何以通過(guò)高層級(jí)優(yōu)化模塊130確定的子設(shè)施負(fù)荷 設(shè)定點(diǎn)最佳地運(yùn)行每個(gè)子設(shè)施。例如，低層級(jí)優(yōu)化模塊132可確定設(shè)備60的各種裝置的通/ 斷狀態(tài)和/或運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)以優(yōu)化每個(gè)子設(shè)施的能源消耗，同時(shí)滿足子設(shè)施的熱能負(fù)荷設(shè)定 點(diǎn)。
[0074]優(yōu)化模塊128執(zhí)行的級(jí)聯(lián)優(yōu)化處理的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間的最優(yōu)使用。例如，由高 層級(jí)優(yōu)化模塊130執(zhí)行的子設(shè)施級(jí)優(yōu)化可能由于熱能儲(chǔ)存的操作而使用相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間范 圍。然而，由低層級(jí)優(yōu)化模塊132執(zhí)行的設(shè)備級(jí)優(yōu)化可使用短得多的時(shí)間范圍或者根本不使 用時(shí)間范圍，這是因?yàn)椋ㄅc熱能儲(chǔ)存的動(dòng)態(tài)特性相比較)低層級(jí)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性是相對(duì)較快 的，并且設(shè)備60的低層級(jí)控制可由BAS 108處理。這樣的計(jì)算時(shí)間的優(yōu)化使用使得優(yōu)化模塊 128可以在短的時(shí)間量?jī)?nèi)執(zhí)行中央設(shè)施優(yōu)化，這允許實(shí)時(shí)的預(yù)測(cè)性控制。例如，短計(jì)算時(shí)間 使得優(yōu)化模塊128能夠?qū)嵤┰诰哂薪换シ答伒膶?shí)時(shí)計(jì)劃工具中。
[0075]由優(yōu)化模塊128執(zhí)行的級(jí)聯(lián)優(yōu)化的另一優(yōu)點(diǎn)是可將中央設(shè)施優(yōu)化問(wèn)題劃分成兩個(gè) 級(jí)聯(lián)子問(wèn)題。級(jí)聯(lián)配置提供抽象層，其允許高層級(jí)優(yōu)化模塊130在子設(shè)施12-22之間分配熱 能負(fù)荷，而不需要高層級(jí)優(yōu)化模塊130知曉或使用有關(guān)每個(gè)子設(shè)施內(nèi)的特定設(shè)備配置的任 何細(xì)節(jié)。每個(gè)子設(shè)施內(nèi)的各設(shè)備60之間的互連可對(duì)高層級(jí)優(yōu)化模塊130隱藏，并且由低層級(jí) 優(yōu)化模塊132處理。為了由高層級(jí)優(yōu)化模塊130執(zhí)行的子設(shè)施級(jí)優(yōu)化的目的，每個(gè)子設(shè)施可 完全由一條或多條子設(shè)施曲線140定義。
[0076] 仍參照?qǐng)D3,低層級(jí)優(yōu)化模塊132可生成子設(shè)施曲線140并且將其提供給高層級(jí)優(yōu) 化模塊130。子設(shè)施曲線140可因變于子設(shè)施負(fù)荷來(lái)指示每個(gè)子設(shè)施12-22的公用事業(yè)使用 (例如，以kW計(jì)量的用電、以L/s計(jì)量的用水等）的費(fèi)率。參照?qǐng)D5A-8來(lái)更詳細(xì)地顯示和描述 示例性子設(shè)施曲線。在一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132基于設(shè)備模型120(例如，通過(guò)將 各個(gè)裝置的設(shè)備模型120組合成子設(shè)施的集總曲線)來(lái)生成子設(shè)施曲線140。低層級(jí)優(yōu)化模 塊132可通過(guò)針對(duì)若干不同的負(fù)荷和天氣狀況來(lái)運(yùn)行低層級(jí)優(yōu)化處理以生成多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái) 生成子設(shè)施曲線140。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可將曲線擬合到這些數(shù)據(jù)點(diǎn)以生成子設(shè)施曲線 140。在另一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132將數(shù)據(jù)點(diǎn)提供給高層級(jí)優(yōu)化模塊132,并且高 層級(jí)優(yōu)化模塊132利用數(shù)據(jù)點(diǎn)生成子設(shè)施曲線。
[0077] 高層級(jí)優(yōu)化模塊130可從負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122接收負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)，并且從低 層級(jí)優(yōu)化模塊132接收子設(shè)施曲線140。負(fù)荷預(yù)測(cè)可基于來(lái)自氣象服務(wù)124的天氣預(yù)報(bào)和/或 來(lái)自建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)108的信息(例如，建筑物的當(dāng)前電負(fù)荷、來(lái)自建筑物的測(cè)量值、先前 負(fù)荷歷史、設(shè)定點(diǎn)軌跡等）。公用事業(yè)費(fèi)率預(yù)測(cè)可基于從公用事業(yè)126接收到的公用事業(yè)費(fèi) 率和/或來(lái)自另一數(shù)據(jù)源的公用事業(yè)價(jià)格。高層級(jí)優(yōu)化模塊130可確定預(yù)測(cè)窗中的每個(gè)時(shí)階 的子設(shè)施12-22的最優(yōu)負(fù)荷分配(例如，每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施負(fù)荷），并且將子設(shè)施負(fù)荷作為 設(shè)定點(diǎn)提供給低層級(jí)優(yōu)化模塊132。在一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130通過(guò)在預(yù)測(cè)窗上 最小化中央設(shè)施10的總運(yùn)行成本來(lái)確定子設(shè)施負(fù)荷。換言之，在給定來(lái)自負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模 塊122的預(yù)測(cè)負(fù)荷和公用事業(yè)費(fèi)率信息的情況下，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可在優(yōu)化時(shí)段上在子 設(shè)施12-22之間分配預(yù)測(cè)負(fù)荷以最小化運(yùn)行成本。
[0078] 在一些實(shí)例中，最優(yōu)負(fù)荷分配可包括在第一時(shí)階期間使用TES子設(shè)施20和/或22儲(chǔ) 存熱能以在后面的時(shí)階期間使用。熱能儲(chǔ)存可有利地允許熱能在能源價(jià)格相對(duì)較低的第一 時(shí)段期間被產(chǎn)生和儲(chǔ)存，并且隨后在能源價(jià)格相對(duì)較高的第二時(shí)段期間被取回和使用。高 層級(jí)優(yōu)化與低層級(jí)優(yōu)化的不同之處可在于，高層級(jí)優(yōu)化由于TES子設(shè)施20-22提供的熱能儲(chǔ) 存而具有較長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)。高層級(jí)優(yōu)化可通過(guò)下面的等式進(jìn)行描述：
[0079] °HL ^
[0080] 其中，咬包含用于整個(gè)優(yōu)化時(shí)段的最優(yōu)高層級(jí)決策(例如，用于每個(gè)子設(shè)施12-22 的最優(yōu)負(fù)荷），而Jhl是高層級(jí)成本函數(shù)。
[0081]為了尋找最優(yōu)高層級(jí)決策巧高層級(jí)優(yōu)化模塊132可最小化高層級(jí)成本函數(shù)Jhl。 高層級(jí)成本函數(shù)Jhl可以是在優(yōu)化時(shí)段的持續(xù)時(shí)間內(nèi)由每個(gè)子設(shè)施12-22消耗的每種公用事 業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本的總和。在一些實(shí)施例中，高層級(jí)成本函數(shù)JHL可以利用下面的等式來(lái)描述：
[0083] 其中，nh是優(yōu)化時(shí)段中時(shí)階k的數(shù)目，ns是子設(shè)施的數(shù)目，ts是時(shí)階的持續(xù)時(shí)間，c jk 是在優(yōu)化時(shí)段的時(shí)階k處公用事業(yè)j的經(jīng)濟(jì)成本，而ujlk是在時(shí)階k處由子設(shè)施i使用的公用 事業(yè)j的使用率。
[0084] 在一些實(shí)施例中，成本函數(shù)Jhl包括附加的需求收費(fèi)項(xiàng)，諸如：
[0085]
[0086] 其中，Wd是加權(quán)項(xiàng)，Cd_nd是需求成本，而max〇項(xiàng)選擇可適用的需求收費(fèi)時(shí)段期間 的峰值用電。因此，高層級(jí)成本函數(shù)Jhl可由下面的等式描述：
[0088] 決策向量0Hl可受制于若干約束條件。例如，約束條件可如下要求:子設(shè)施不超過(guò)它 們的總能力地運(yùn)行，熱儲(chǔ)存不會(huì)過(guò)快地或者在水箱的欠流(under flow)/溢流(over flow) 下充注或放出，以及建筑物或園區(qū)的熱能負(fù)荷被滿足。這些限制導(dǎo)致對(duì)高層級(jí)優(yōu)化問(wèn)題的 等式約束條件和不等式約束條件兩者，如參照?qǐng)D4更詳細(xì)地描述的那樣。
[0089] 仍參照?qǐng)D3,低層級(jí)優(yōu)化模塊132可使用高層級(jí)優(yōu)化模塊130確定的子設(shè)施負(fù)荷來(lái) 確定用于設(shè)備60的最優(yōu)低層級(jí)決策咬（例如，二元通/斷決策，流量設(shè)定點(diǎn)、溫度設(shè)定點(diǎn) 等）。低層級(jí)優(yōu)化處理可針對(duì)每個(gè)子設(shè)施12-22來(lái)執(zhí)行。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可負(fù)責(zé)確定要使 用每個(gè)子設(shè)施的哪些裝置和/或這些裝置的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)，所述運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)將實(shí)現(xiàn)子設(shè)施負(fù) 荷設(shè)定點(diǎn)并同時(shí)最小化能源消耗。低層級(jí)優(yōu)化可利用下面的等式來(lái)描述：
[0090] ^LL ^
[0091] 其中，乾包含最優(yōu)低層級(jí)決策，而Ja是低層級(jí)成本函數(shù)。
[0092] 為了尋找最優(yōu)低層級(jí)決策吃，低層級(jí)優(yōu)化模塊132可最小化低層級(jí)成本函數(shù)Jll。 低層級(jí)成本函數(shù)可表示可應(yīng)用的子設(shè)施中的所有設(shè)備60的總能源消耗。低層級(jí)成本函數(shù) Ja可使用下面的等式來(lái)描述：
[0093] kd^Ll) - ^ ts ' bJ ' i~x
[0094]其中，N是子設(shè)施中設(shè)備60的裝置數(shù)量，ts是時(shí)階的持續(xù)時(shí)間，h是二元通/斷決策 (例如，0 =斷開(kāi)，1 =接通），而^是因變于設(shè)定點(diǎn)I由裝置j使用的能源。每個(gè)裝置可具有連 續(xù)變量，其可被改變以確定總輸入條件的最低可能能源消耗。
[0095] 低層級(jí)優(yōu)化模塊132可最小化低層級(jí)成本函數(shù)JLL，低層級(jí)成本函數(shù)JLL受制于基于 設(shè)備60的能力的不等式約束條件和基于能量和質(zhì)量平衡的等式約束條件。在一些實(shí)施例 中，最優(yōu)低層級(jí)決策&受切換約束條件的約束，切換約束條件定義用于在二元通/斷切換 之后將裝置維持在接通或斷開(kāi)狀態(tài)的短時(shí)間范圍。切換約束條件可防止裝置在接通和斷開(kāi) 之間快速循環(huán)。在一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132執(zhí)行設(shè)備級(jí)優(yōu)化而不考慮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特 性。該優(yōu)化處理可慢到足以安全地假定設(shè)備控制已經(jīng)達(dá)到其穩(wěn)態(tài)。因此，低層級(jí)優(yōu)化模塊 132可以在一個(gè)時(shí)刻而不是在長(zhǎng)時(shí)間范圍上確定最優(yōu)低層級(jí)決策 〇
[0096] 低層級(jí)優(yōu)化模塊132可確定設(shè)備60的多個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)（例如，接通或斷 開(kāi)）。根據(jù)一示例性實(shí)施例，通/斷組合可利用二元優(yōu)化和二次補(bǔ)償來(lái)確定。二元優(yōu)化可最小 化表示可應(yīng)用的子設(shè)施中的裝置的電力消耗的成本函數(shù)。在一些實(shí)施例中，非窮盡性的 (即，并非全部潛在的裝置組合都被考慮)二元優(yōu)化被使用。二次補(bǔ)償可在考慮其電力消耗 是二次(而不是線性的）的裝置時(shí)被使用。低層級(jí)優(yōu)化模塊132還可使用非線性優(yōu)化來(lái)確定 設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。非線性優(yōu)化可識(shí)別進(jìn)一步最小化低層級(jí)成本函數(shù)JLL的運(yùn)行設(shè)定 點(diǎn)。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可將通/斷決策和設(shè)定點(diǎn)提供給建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)108以供在控制 中央設(shè)施設(shè)備60時(shí)使用。
[0097] 在一些實(shí)施例中，由低層級(jí)優(yōu)化模塊132執(zhí)行的低層級(jí)優(yōu)化與和本申請(qǐng)?jiān)谕惶?提交并且題為"Low Level Central Plant Optimization(低層級(jí)中央設(shè)施優(yōu)化)"的美國(guó) 專利申請(qǐng)No. xx/yyyyyy (代理人案號(hào)No . 081445-0652)中描述的低層級(jí)優(yōu)化處理相同或類 似。美國(guó)專利申請(qǐng)No. xx/yyyyyy的整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。
[0098]現(xiàn)在參照?qǐng)D4,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的更詳細(xì)地顯示高層級(jí)優(yōu)化模塊130的框 圖。高層級(jí)優(yōu)化模塊130可從負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122接收負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)，并且從低層級(jí)優(yōu) 化模塊132接收子設(shè)施曲線。高層級(jí)優(yōu)化模塊130可因變于負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)以及子設(shè)施曲線 確定每個(gè)子設(shè)施12-22的最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷。在一些實(shí)施例中，最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷使運(yùn)行子設(shè)施 12-22以滿足建筑物或園區(qū)的預(yù)測(cè)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)成本最小化。高層級(jí)優(yōu)化模塊130可將最優(yōu)子 設(shè)施負(fù)荷輸出到低層級(jí)優(yōu)化模塊132。
[0099]高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括優(yōu)化框架模塊142。優(yōu)化框架模塊142可配置為選 擇和/或建立優(yōu)化框架以供在計(jì)算最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷時(shí)使用。在一些實(shí)施例中，優(yōu)化框架模塊 142使用線性規(guī)劃作為優(yōu)化框架。線性規(guī)劃問(wèn)題具有下列形式：
[0_ 倫占.遵守 AKb，HX = g
[0101]其中，C是成本向量，X是決策矩陣，A和b(分別)是描述對(duì)優(yōu)化問(wèn)題的不等式約束條 件的矩陣和向量，而H和g(分別)是描述對(duì)優(yōu)化問(wèn)題的等式約束條件的矩陣和向量。
[0102]下面的段落描述示例性線性優(yōu)化框架，其可由高層級(jí)優(yōu)化模塊130使用以計(jì)算最 優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷。有利地，這里描述的線性規(guī)劃框架允許高層級(jí)優(yōu)化模塊130在非常短的時(shí)幀 內(nèi)確定用于長(zhǎng)優(yōu)化時(shí)段的子設(shè)施負(fù)荷分配，包括負(fù)荷變化懲罰、需求收費(fèi)、以及子設(shè)施性能 曲線。然而，線性優(yōu)化框架僅是可由高層級(jí)優(yōu)化模塊130使用的優(yōu)化框架的一個(gè)示例，而不 應(yīng)視為限制。應(yīng)理解，在另一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可使用各種其它優(yōu)化框架和/ 或優(yōu)化技術(shù)(例如，二次規(guī)劃、線性分式規(guī)劃、非線性規(guī)劃、組合算法等）中的任何框架和/或 技術(shù)來(lái)計(jì)算最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷。
[0103] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括線性規(guī)劃模塊144。線性規(guī)劃模塊144 可配置為公式化并且求解線性優(yōu)化問(wèn)題以計(jì)算最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷。例如，線性規(guī)劃模塊144可 確定并且設(shè)置成本向量c、描述不等式約束條件的A矩陣和b向量、以及描述等式約束條件的 H矩陣和g向量的值。線性規(guī)劃模塊144可確定最小化成本函數(shù)cTx的最優(yōu)決策矩陣x*。最優(yōu) 決策矩陣x*可對(duì)應(yīng)于(對(duì)于優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k的）最優(yōu)決策0^，其最小化高層級(jí)成本 函數(shù)JHL，如參照?qǐng)D3描述的那樣。
[0104] 對(duì)于包括制冷器、熱回收制冷器、熱水生成器、和熱能儲(chǔ)存器的中央設(shè)施10而言， 負(fù)荷將在其間分配的設(shè)施資產(chǎn)(plant assets)可包括制冷器子設(shè)施16、熱回收制冷器子設(shè) 施14、加熱器子設(shè)施12、熱的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施20和冷的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施22。跨每個(gè)子設(shè)施 12-22的負(fù)荷可以是決策矩陣x中的決策變量，其由高層級(jí)優(yōu)化針對(duì)優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階 k來(lái)確定。例如，線性規(guī)劃模塊144可將決策矩陣x公式化為：
[0106] 其中，.、仏 們分別表示在優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的n個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階分配給制冷器子設(shè)施16、熱回收制冷器 子設(shè)施14、加熱器子設(shè)施12、熱的TES子設(shè)施20以及冷的TES子設(shè)施22的熱能負(fù)荷。
[0107] 線性規(guī)劃模塊144可對(duì)于簡(jiǎn)單情況公式化線性規(guī)劃，其中僅考慮能源成本和設(shè)備 約束條件。然后，簡(jiǎn)化的線性規(guī)劃可由不等式約束模塊146、等式約束模塊148、未滿足負(fù)荷 模塊150、地回路模塊152、熱交換器模塊154、需求收費(fèi)模塊156、負(fù)荷變化懲罰模塊158、水 箱強(qiáng)注滿模塊(tank forced full module)160、和/或子設(shè)施曲線模塊170修正以提供附加 的增強(qiáng)，其將在下面更詳細(xì)地描述。
[0108] 在一些實(shí)施例中，線性規(guī)劃模塊144利用每個(gè)子設(shè)施具有特定的每單位負(fù)荷的成 本的假設(shè)來(lái)公式化簡(jiǎn)化的線性規(guī)劃。例如，線性規(guī)劃模塊144可假設(shè)每個(gè)子設(shè)施對(duì)于任何給 定時(shí)階k具有恒定的性能系數(shù)(C0P)或效率。C0P可隨時(shí)間改變并且可對(duì)于不同的時(shí)階具有 不同的值;然而，在最簡(jiǎn)單的情況中，每個(gè)子設(shè)施的C0P不因變于負(fù)荷而變化。利用該假設(shè)， 線性規(guī)劃模塊144可將成本函數(shù)c公式化為：
[0110]其中，ts是時(shí)階的持續(xù)時(shí)間，nu是子設(shè)施消耗的資源(例如，電、天然氣、水等）的總 數(shù)，Cj是第j種資源的每單位成本，而11」,〇^116:，11」,^0^116:和11」,[163(6:分別是優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的11個(gè) 時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階的制冷器子設(shè)施16、熱回收制冷器子設(shè)施14和加熱器子設(shè)施12對(duì)第j種 資源的使用率。該式子中的前三個(gè)元素表示h個(gè)總和（即，對(duì)所有資源使用進(jìn)行 求和）的向量，一個(gè)總和用于優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階。該式子中的后兩個(gè)元素 Oh是零，以表 示對(duì)熱能儲(chǔ)存箱進(jìn)行充注和排放沒(méi)有成本(栗送電力被忽略）。
[0111] 在一些實(shí)施例中，線性規(guī)劃模塊144使用負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)來(lái)公式化線性規(guī)劃。例 如，線性規(guī)劃模塊144可使用負(fù)荷預(yù)測(cè)來(lái)確定叫,如11 (^、11^〇^11(^和11」,1^^的值，并且可使 用費(fèi)率預(yù)測(cè)來(lái)確定&種資源中的每種資源的的值。在一些實(shí)施例中，線性規(guī)劃模塊144因 變于資源用量使用子設(shè)施曲線來(lái)定義Cp線性規(guī)劃模塊144可使用來(lái)自不等式約束模塊 146、等式約束模塊148、未滿足負(fù)荷模塊150、地回路模塊152、熱交換器模塊154、需求收費(fèi) 模塊156、負(fù)荷變化懲罰模塊158、水箱強(qiáng)注滿模塊160、和/或子設(shè)施曲線模塊170的輸入以 確定和設(shè)置線性規(guī)劃中的各種矩陣和向量的值。模塊146-170可修正成本向量c、A矩陣、b向 量、H矩陣和/或g向量以向線性規(guī)劃提供附加的增強(qiáng)和/或功能。由模塊146-170提供的輸入 在下面更詳細(xì)地描述。
[0112] 線性規(guī)劃模塊144可使用各種線性優(yōu)化技術(shù)中的任何技術(shù)來(lái)求解線性優(yōu)化問(wèn)題。 例如，線性規(guī)劃模塊144可使用基礎(chǔ)交換(basis exchange)算法(例如，單純型（simplex)算 法、縱橫交叉型（cr i sscross )算法等）、內(nèi)點(diǎn)（inter ior point)算法（例如，橢球 (ellipsoid)算法、投影(projective)算法、路徑跟蹤(path-following)算法等）、覆蓋和填 充（covering and packing)算法、整數(shù)規(guī)劃（integerprogramming)算法(例如，切割設(shè)施 (cutting-plant)算法、分支定界(branch and bound)算法、分支切割(branch and cut)算 法、分支定價(jià)(branch and price)算法等）、或者任何其它類型的線性優(yōu)化算法或技術(shù)來(lái)求 解受制于優(yōu)化約束條件的線性規(guī)劃。對(duì)于使用非線性優(yōu)化的實(shí)施例，線性規(guī)劃模塊144可使 用各種非線性優(yōu)化技術(shù)中的任何技術(shù)來(lái)求解非線性優(yōu)化問(wèn)題。
[0113]仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括不等式約束模塊146。不等式約束模塊 146可公式化或定義對(duì)由線性規(guī)劃模塊144求解的優(yōu)化問(wèn)題的一個(gè)或多個(gè)不等式約束條件。 在一些實(shí)例中，不等式約束模塊146定義優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k的、分別與制冷器子設(shè)施 16、熱回收制冷器子設(shè)施14和加熱器子設(shè)施12上的負(fù)荷對(duì)應(yīng)的決策變量QhrChittenk 和的不等式約束條件。例如，每個(gè)子設(shè)施12-16可具有由下面的公式給出的兩個(gè)能力 約束條件：
[0114] S 么邱似：S范圍
[0115] Qi k > 0 ￥k €m] li]
[0116] 其中，是時(shí)階k期間第i個(gè)子設(shè)施上的負(fù)荷，而&_是第i個(gè)子設(shè)施的最大能力。 第一能力約束條件要求在優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k，每個(gè)子設(shè)施12-16上的負(fù)荷小于或 等于子設(shè)施的最大能力&第二能力約束條件要求對(duì)于優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k，每個(gè)子 〇 設(shè)施12-16上的負(fù)荷&u大于或等于零。
[0117] 用于制冷器子設(shè)施16的不等式約束條件可通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量而置于 Ax仝b的形式： rri1 .pi 』-：& 一：么 L J h^;\ [0,] [0,] [0,] [0,:ir 1 [0,],
[0119] 其中，[Ih]表示hXh單位矩陣或hX 1的全一向量，[Oh]或者表示hXh零矩陣或者表 示h X 1的全零向量，而是制冷器子設(shè)施16的最大能力。通過(guò)如下定義A矩陣和b向 量，可以將用于熱回收制冷器子設(shè)施14和加熱器子設(shè)施12的類似的不等式約束條件置于Ax 的形式： rni9n1 ^fio,] [/,] [0.] [0.1! C0120] [-/,] [0,] [0,：! [0,ir [(VI J rni91l ,^.1^1 Ihl W lAvl]卜 f<)觸們趙[間 c ] ^ i〇,l !~41 [0,] [O,]]1 |. W J 施12的最大能力。
[0123] 不等式約束模塊146可公式化或定義優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k的、與熱的TES子設(shè) _麵勺TES刊白勺娜寸卿夬錢(qián)匕秦―白爾競(jìng) 件。例如，每個(gè)子設(shè)施20-22可具有通過(guò)下面的等式給出的兩個(gè)能力約束條件：
[0124] 〈'以么《'rfL姑乂?u似純v運(yùn)樞圍
[0125] ~~ S么加;.?、於乂濃似
[0126] 其中，&>4是在時(shí)階k處第i個(gè)TES子設(shè)施正在排放的率，是第i個(gè)子設(shè)施 的最大排放率，而是第i個(gè)子設(shè)施的最大充注率。正負(fù)荷值表明TES子設(shè)施正 在排放，而& t的負(fù)負(fù)荷值表明子設(shè)施正在充注。第一個(gè)能力約束條件要求對(duì)于優(yōu)化時(shí)段內(nèi) 的每個(gè)時(shí)階k，每個(gè)子設(shè)施20-22的排放率&^小于或等于子設(shè)施的最大排放率胃 第二個(gè)能力約束條件要求對(duì)于優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k，每個(gè)子設(shè)施20-22的負(fù)排放率 (BP，充注率)小于或等于子設(shè)施的最大充注率& 〇
[0127] 通過(guò)如下定義A矩陣和b向量，可以將用于熱的TES子設(shè)施20的不等式約束條件置 于Ax < b的形式： 「m9Sl 4 "" |l〇/sJ [()，;] 14][知.]| h _ QHiiWischarge,miixVh.} a ""[[0,] [0,] W h/,] [0,]lf
[0129]其中，是熱的TES子設(shè)施20的最大排放率，而^是熱的TES子 設(shè)施20的最大充注率。通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量，可以將用于冷的TES子設(shè)施22的類似 不等式約束條件置于Ax < b的形式： rn"ni i !九M h ~~ QcohiDktcharge.maxl^hl C〇13〇] ^[[0,1 [0,1 [0,1 10,] i??l()a,dOV；i?1?w
[°131]其中，是冷的TES子設(shè)施22的最大排放率，而^是冷的 TES子 設(shè)施202的最大充注率。
[0132]不等式約束模塊146可對(duì)于所有子設(shè)施和建筑物/園區(qū)的總用電量Pel^c^pus實(shí)施 電需求量約束條件。不等式約束模塊146可通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量來(lái)要求總電需求 量小于或等于最大電需求量P^。,max:
[01 33] A - [Uelec,Chiller[Ih]，Uelec, hr Chiller [Ih]，Uelec, Heater [Ih]，On，On]，b - Pelec, max[ Ih]- P elec,campus,k
[0134] 其中，Uelec,Chiller、Uelec,hrChiller和Uelec,Heater分別是用于制冷器子設(shè)施16、熱回收制 冷器子設(shè)施14和加熱器子設(shè)施12的用電值，Pelec^ampusJ是在時(shí)間k處建筑物/園區(qū)的用電 量，而是中央設(shè)施10和建筑物/園區(qū)的最大總用電量。
[0135] 不等式約束模塊146可對(duì)熱的TES子設(shè)施20和冷的TES子設(shè)施22實(shí)施水箱容量約束 條件。水箱容量約束條件可要求每個(gè)TES水箱從來(lái)不會(huì)充注到其最大容量以上或者排放到 零以下。這些物理要求導(dǎo)致一系列約束條件以確保在優(yōu)化時(shí)段的開(kāi)始處每個(gè)TES水箱的初 始水箱水平Q〇加上優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的時(shí)階1至k期間的所有充注是小于或等于TES水箱的最大容 量Q max?？梢詫?shí)施類似的約束條件來(lái)確保在優(yōu)化時(shí)段的開(kāi)始處每個(gè)TES水箱的初始水箱水平 Qo減去優(yōu)化時(shí)段中的時(shí)階1至k期間的所有排放是大于或等于零。
[0136] 通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量，可以將用于熱的TES子設(shè)施20的水箱容量約束條 件置于Ax < b的形式： 「〇1371 4 -fw 隊(duì)】隊(duì)！ 1 .w m 丨(y u鳴.]wP %
[0138] 其中，Q〇,Hcit是在優(yōu)化時(shí)段的開(kāi)始處熱的TES子設(shè)施20的初始充注水平，Qmax,Hot是熱 的TES子設(shè)施20的最大充注水平，A h是1的下三角矩陣，而ts是時(shí)階的持續(xù)時(shí)間。在A矩陣的 頂行中把對(duì)水箱進(jìn)行排放表示為來(lái)自水箱的正流量，而在A矩陣的底行中把對(duì)水箱進(jìn)行充 注表示為來(lái)自水箱的負(fù)流量。通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量，可以將用于冷的TES子設(shè)施22 的類似不等式約束條件置于Ax < b的形式：
[0139] ? l[0?] [0,>,] 1〇?,] [0fe] t,J ? ~~ ~ IhX
[0140] 其中，Q〇,uid是在優(yōu)化時(shí)段的開(kāi)始處冷的TES子設(shè)施22的初始充注水平，而Qmax,cold 是冷的TES子設(shè)施22的最大充注水平。
[0141] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括等式約束模塊148。等式約束模塊148 可公式化或定義對(duì)由線性規(guī)劃模塊144求解的優(yōu)化問(wèn)題的一個(gè)或多個(gè)等式約束條件。等式 約束條件可確保建筑物或園區(qū)的預(yù)測(cè)熱能負(fù)荷在優(yōu)化時(shí)段中的每個(gè)時(shí)階k處都得到滿足。 等式約束模塊148可公式化用于每種類型的熱能負(fù)荷(例如，熱水、冷水等）的等式約束條件 以確保負(fù)荷得到滿足。等式約束條件可由下面的等式給出：
[0142 ] [ Op# = ' 讀 s:范圍
[0143] 其中，是時(shí)階k期間第i個(gè)子設(shè)施上的類型p(例如，熱水、冷水等）的熱能負(fù)荷， ns是能為熱能負(fù)荷P提供服務(wù)的子設(shè)施的總數(shù)，而^4是在時(shí)階k處必須滿足的類型p的預(yù)測(cè) 熱能負(fù)荷。預(yù)測(cè)熱能負(fù)荷可以作為負(fù)荷預(yù)測(cè)從負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122接收。
[0144] 在一些實(shí)施例中，預(yù)測(cè)熱能負(fù)荷包括每個(gè)時(shí)階k的預(yù)測(cè)熱水熱能負(fù)荷和預(yù)測(cè) 冷水熱能負(fù)荷預(yù)測(cè)熱水熱能負(fù)荷可通過(guò)熱回收制冷器子設(shè)施14、加熱器子設(shè)施 12和熱的TES子設(shè)施20的組合而被滿足。預(yù)測(cè)冷水熱能負(fù)荷可通過(guò)熱回收制冷器子設(shè) 施14、制冷器子設(shè)施16和冷TES子設(shè)施22的組合而被滿足。
[0145] 通過(guò)如下地定義H矩陣和g向量，可以將等式約束條件置于Hx = g的形式：
[0146] f[V.! [4] l:(VJ M [4.]1 ^ 9c〇i^k\
[y !4I [0^]r 卜 U賦.5.、上
[0147] 其中，i和j分別是在每個(gè)時(shí)階k處的預(yù)測(cè)冷水負(fù)荷和預(yù)測(cè)熱水負(fù)荷的 k維向量，而Uelex；,hrChillM?是熱回收制冷器子設(shè)施14的耗電量。對(duì)于為一個(gè)或多個(gè)附加類型負(fù) 荷提供服務(wù)的中央設(shè)施而言，可以向H矩陣和g向量增加附加行以定義由中央設(shè)施提供服務(wù) 的每種附加負(fù)荷的等式約束條件。
[0148] 對(duì)于該示例問(wèn)題，假設(shè)72個(gè)一小時(shí)樣本的優(yōu)化時(shí)段，線性規(guī)劃具有360個(gè)決策變量 和1224個(gè)約束條件。然而，線性規(guī)劃模塊144可以利用線性規(guī)劃框架在小于200毫秒內(nèi)求解 該線性規(guī)劃以確定最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷值。有利地，這允許高層級(jí)優(yōu)化模塊130在非常短的時(shí)幀 內(nèi)確定用于長(zhǎng)優(yōu)化時(shí)段的子設(shè)施負(fù)荷分配。
[0149] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括未滿足負(fù)荷模塊150。在一些實(shí)例中， 中央設(shè)施設(shè)備60可能不具有足夠的能力或保留儲(chǔ)存量(reserve storage)來(lái)滿足預(yù)測(cè)熱能 負(fù)荷，不管熱能負(fù)荷如何在子設(shè)施12-22之間進(jìn)行分配。換言之，即使可應(yīng)用的子設(shè)施以最 大能力運(yùn)行，高層級(jí)優(yōu)化問(wèn)題也可能沒(méi)有滿足所有的不等式和等式約束條件的解。未滿足 負(fù)荷模塊150可配置為修正高層級(jí)優(yōu)化問(wèn)題以考慮這種可能性并且允許高層級(jí)優(yōu)化尋找導(dǎo) 致最小未滿足負(fù)荷量的解。
[0150] 在一些實(shí)施例中，未滿足負(fù)荷模塊150通過(guò)引入用于每種類型的熱能負(fù)荷的松弛 變量來(lái)修正決策變量矩陣X。松弛變量表示每種類型的熱能負(fù)荷的未滿足的（例如，未滿足 的、延遲的、等)量。例如，未滿足負(fù)荷模塊150可如下地修正決策變量矩陣x:
[0151]
[0152] 其中，Qc〇ldUnmet,l...n和QHotUnmet,l...n分別是表不在優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k處的總延遲 的冷的熱能負(fù)荷和總延遲的熱的熱能負(fù)荷的n維向量。在一些實(shí)施例中，決策變量 QcoldUnmet, l...n和QHotUnmet,l...n表不直到每個(gè)時(shí)階k已累積的總的延遲負(fù)荷，而非在每個(gè)時(shí)階處的 增量延遲的負(fù)荷。因?yàn)槿魏窝舆t負(fù)荷可能增大后續(xù)時(shí)階期間所需的負(fù)荷，所以可以使用總 的延遲負(fù)荷。
[0153]未滿足負(fù)荷模塊150可修正等式約束條件以考慮任何延遲的熱能負(fù)荷。修正的等 式約束條件可要求如下:預(yù)測(cè)熱能負(fù)荷等于子設(shè)施12-22所滿足的總負(fù)荷加上任何未滿足 的熱能負(fù)荷?？赏ㄟ^(guò)如下地定義H矩陣和g向量而將修正的等式約束條件置于Hx = g的形式：
[0155] 其中，[D-的下對(duì)角矩陣。
[0156] 未滿足負(fù)荷模塊150可修正成本向量c以將成本值與任何未滿足負(fù)荷相關(guān)聯(lián)。在一 些實(shí)施例中，與和決策變量矩陣x中的其它類型負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的成本相比，未滿足負(fù)荷模塊 150給未滿足負(fù)荷分配相對(duì)更高的成本。給未滿足負(fù)荷分配大成本確保了對(duì)高層級(jí)優(yōu)化問(wèn) 題的最優(yōu)解僅將未滿足負(fù)荷用作最后的手段（即，當(dāng)若不使用未滿足負(fù)荷則優(yōu)化就沒(méi)有解 時(shí)）。因此，如果設(shè)備的任何可行組合能夠滿足預(yù)測(cè)的熱能負(fù)荷，則線性規(guī)劃模塊144可避免 使用未滿足負(fù)荷。在一些實(shí)施例中，未滿足負(fù)荷模塊150向未滿足負(fù)荷分配一成本值，其允 許線性規(guī)劃模塊144在最優(yōu)解中使用未滿足負(fù)荷，即便中央設(shè)施能夠滿足預(yù)測(cè)的熱能負(fù)荷。 例如，未滿足負(fù)荷模塊150可分配一成本值，其允許線性規(guī)劃模塊144在不考慮未滿足負(fù)荷 的解將驚人地昂貴和/或效率非常低的情況下使用未滿足負(fù)荷。
[0157] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括子設(shè)施曲線模塊170。在參照線性規(guī)劃 模塊144描述的最簡(jiǎn)單情況中，假設(shè)了每個(gè)子設(shè)施的資源消耗是由子設(shè)施產(chǎn)生的熱能負(fù)荷 的線性函數(shù)。然而，該假設(shè)對(duì)于某些子設(shè)施設(shè)備可能是不成立的，更不用說(shuō)對(duì)于整個(gè)子設(shè) 施。子設(shè)施曲線模塊170可配置為修正高層級(jí)優(yōu)化問(wèn)題以考慮在資源消耗和負(fù)荷產(chǎn)生之間 具有非線性關(guān)系的子設(shè)施。
[0158] 子設(shè)施曲線模塊170圖示為包括子設(shè)施曲線更新器172、子設(shè)施曲線數(shù)據(jù)庫(kù)174、子 設(shè)施曲線線性化器176和子設(shè)施曲線合并器（incorporator) 178。子設(shè)施曲線更新器172可 配置為從低層級(jí)優(yōu)化模塊132請(qǐng)求每個(gè)子設(shè)施12-22的子設(shè)施曲線。每條子設(shè)施曲線可因變 于子設(shè)施負(fù)荷指示特定子設(shè)施的資源消耗量（例如，以kW計(jì)量的用電、以L/s計(jì)量的用水 等）。參照?qǐng)D5A-8更詳細(xì)地顯示和描述示例性子設(shè)施曲線。
[0159] 在一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132通過(guò)針對(duì)子設(shè)施負(fù)荷和天氣狀況的各種組 合運(yùn)行低層級(jí)優(yōu)化處理以生成多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而生成子設(shè)施曲線。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可將 曲線擬合到數(shù)據(jù)點(diǎn)以生成子設(shè)施曲線，并且將子設(shè)施曲線提供給子設(shè)施曲線更新器172。在 另一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132將數(shù)據(jù)點(diǎn)提供給子設(shè)施曲線更新器172,而子設(shè)施曲 線更新器172利用數(shù)據(jù)點(diǎn)生成子設(shè)施曲線。子設(shè)施曲線更新器172可將子設(shè)施曲線儲(chǔ)存在子 設(shè)施曲線數(shù)據(jù)庫(kù)174中以供在高層級(jí)優(yōu)化處理中使用。
[0160] 在一些實(shí)施例中，通過(guò)組合子設(shè)施的各個(gè)裝置的效率曲線來(lái)生成子設(shè)施曲線。裝 置效率曲線可指示裝置因變于負(fù)荷的資源消耗量。裝置效率曲線可由裝置制造商提供，或 者利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成。在一些實(shí)施例中，裝置效率曲線是基于由裝置制造商提供的初始效 率曲線并且利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更新。裝置效率曲線可儲(chǔ)存在設(shè)備模型120中。對(duì)于一些裝置而 言，裝置效率曲線可指示資源消耗是負(fù)荷的U形函數(shù)。因此，當(dāng)將多個(gè)裝置效率曲線組合成 用于整個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施曲線時(shí)，所得到的子設(shè)施曲線可以是如圖6所示的波狀曲線。這些 波是在接通另一裝置以滿足子設(shè)施負(fù)荷會(huì)更有效之前，由單個(gè)裝置負(fù)荷上升導(dǎo)致的。
[0161] 子設(shè)施曲線線性化器176可配置為將子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為凸曲線。凸曲線是這樣的 曲線，連接該曲線上的任意兩點(diǎn)的直線總是在該曲線上方或沿著該曲線（即，不在該曲線下 方）。凸曲線對(duì)于在高層級(jí)優(yōu)化中使用可以是有利的，這是因?yàn)橄鄬?duì)于使用非凸函數(shù)的優(yōu)化 處理而言，它們?cè)试S更少計(jì)算花費(fèi)的優(yōu)化處理。子設(shè)施曲線線性化器176可配置為將子設(shè)施 曲線分割成分段式線性片段，它們組合以形成分段定義的凸曲線。圖6和圖7分別示出未修 正的子設(shè)施曲線600和由子設(shè)施曲線線性化器176生成的線性化子設(shè)施曲線700。子設(shè)施曲 線線性化器176可將線性化子設(shè)施曲線儲(chǔ)存在子設(shè)施曲線數(shù)據(jù)庫(kù)174中。
[0162] 仍參照?qǐng)D4,子設(shè)施曲線模塊170圖示為包括子設(shè)施曲線合并器178。子設(shè)施曲線合 并器178可配置為修正高層級(jí)優(yōu)化問(wèn)題以將子設(shè)施曲線引入到優(yōu)化中。在一些實(shí)施例中，子 設(shè)施曲線合并器178修正決策矩陣x以包括一個(gè)或多個(gè)決策向量，所述決策向量表示每個(gè)子 設(shè)施的資源消耗。例如，對(duì)于制冷器子設(shè)施16而言，子設(shè)施曲線合并器178可如下地修正決 策矩陣X:
[0163] X ? QchiUerrl,.jt uChUler,eiM'>l^n 狄CM你 r,放a漢、'*'|
[0164] 其中 7 UChiller, elec, 1-? *n^BllChiller,water, l--* 。分別是表示在每個(gè)時(shí)階k處制冷器子設(shè)施16 的耗電量和耗水量的n維向量。
[0165] 對(duì)于每個(gè)子設(shè)施12-22,子設(shè)施曲線合并器178可向矩陣x增加一個(gè)或多個(gè)資源消 耗向量。由子設(shè)施曲線合并器178針對(duì)給定子設(shè)施增加的決策向量可表示在優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的 每個(gè)時(shí)階k處由該子設(shè)施消耗的每種資源(例如，水、電、天然氣等）的資源消耗量。例如，如 果加熱器子設(shè)施12消耗天然氣、電和水，那么子設(shè)施曲線合并器178可增加表示在每個(gè)時(shí)階 處加熱器子設(shè)施12消耗的天然氣量的決策向量UHeater, gas, l...n、表不在每個(gè)時(shí)階處加熱器子 設(shè)施12消耗的電量的決策向量11[1(331；(^,(31(3。,1...11、以及表不在每個(gè)時(shí)階處加熱器子設(shè)施消耗的 水量的決策向量。子設(shè)施曲線合并器178能以類似的方式增加用于其它子設(shè) 施的資源消耗向量。
[0166] 子設(shè)施曲線合并器178可修正成本向量c以考慮決策矩陣x中的資源消耗向量。在 一些實(shí)施例中，子設(shè)施曲線合并器178去除（或置零）直接與子設(shè)施負(fù)荷（例如， 等)相關(guān)聯(lián)的任何成本，并且增加與產(chǎn)生子設(shè)施負(fù)荷所需的資源消耗相 關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟(jì)成本。例如，對(duì)于制冷器子設(shè)施16而言，子設(shè)施曲線合并器178可如下地修正成 本向量C:
[01 67] C-[ ? ? ? On ? ? ? Celec，1...n Cwater, l...n ? ? ?]
[0168] 其中，On是指示在每個(gè)時(shí)階處;1的直接經(jīng)濟(jì)成本為零的n維零向量，ceiec,i... n 是指示在每個(gè)時(shí)階處的每單位電的成本的n維向量，而Cwater,l...n是指示在每個(gè)時(shí)階處的每單 位水的成本的n維向量。修正的成本向量將經(jīng)濟(jì)成本與產(chǎn)生子設(shè)施負(fù)荷所消耗的資源相關(guān) 聯(lián)，而不是與子設(shè)施負(fù)荷本身相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，和Cwater, l...n的值是從負(fù)荷/ 費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122獲得的公用事業(yè)費(fèi)率。
[0169] 子設(shè)施曲線合并器178可修正不等式約束條件以確保正確量的每種資源被消耗以 對(duì)所預(yù)測(cè)的熱能負(fù)荷提供服務(wù)。在一些實(shí)施例中，子設(shè)施曲線合并器178公式化不等式約束 條件，所述不等式約束條件迫使每種資源的資源用量在對(duì)應(yīng)的線性化子設(shè)施曲線的上境圖 (epigraph)中。例如，制冷器子設(shè)施16可具有線性化子設(shè)施曲線，所述線性化子設(shè)施曲線因 變于制冷器子設(shè)施16的冷水產(chǎn)量（即，^^ )指示制冷器子設(shè)施16的用電（即，U〇nller,elec)。 Chiller 這樣的線性化子設(shè)施曲線700圖示于圖7中。該線性化子設(shè)施曲線可包括將點(diǎn)[mQi]連接到 點(diǎn)[u2，Q2]的第一線段、將點(diǎn)[u2，Q2]連接到點(diǎn)[u 3，Q3]的第二線段、以及將點(diǎn)[u3，Q3]連接到點(diǎn) [U4，Q4]的第三線段。
[0170]子設(shè)施曲線合并器178可公式化用于子設(shè)施曲線的每個(gè)分段式片段的不等式約束 條件，其將uchmmde。的值約束為大于或等于由用于的對(duì)應(yīng)值的線段定義的用電量。 通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量，可以將制冷器子設(shè)施16的用電的子設(shè)施曲線約束條件置于 Ax仝b的形式：
[0171] Z =…卜(.U3 -處)^ …[他一 …~ Q2U3 ~ Q^U2 ，…卜(《4 -…攸4.一私)]4 ~~
[0172] 可對(duì)于其它子設(shè)施曲線公式化類似的不等式約束條件。例如，子設(shè)施曲線合并器 178可使用因變于冷水產(chǎn)量定義制冷器子設(shè)施16的水消耗的線性化子 設(shè)施曲線的點(diǎn)，來(lái)生成用于制冷器子設(shè)施16的水消耗的一組不等式約束條 件。在一些實(shí)施例中，制冷器子設(shè)施16的水消耗等于冷水產(chǎn)量，并且用于水消耗的線性化子 設(shè)施曲線包括將點(diǎn)[U5，Q 5]連接到點(diǎn)[U6，Q6]的單條線段(如圖5B所示）。通過(guò)如下地定義A矩 陣和b向量，可以將用于制冷器子設(shè)施16的冷水消耗的子設(shè)施曲線約束條件置于Ax 的形 式：
[0173] A=[--- [-(U6-U5)]ln ??? On [(Q6_Q5)]ln -j b = [ Q5U6-Q6U5 ]
[0174] 子設(shè)施曲線合并器178可針對(duì)用于制冷器子設(shè)施16以及用于中央設(shè)施10的其它子 設(shè)施的每條子設(shè)施曲線重復(fù)該處理以定義用于每條子設(shè)施曲線的一組不等式約束條件。
[0175] 由子設(shè)施曲線合并器178生成的不等式約束條件確保了高層級(jí)優(yōu)化模塊130將資 源消耗保持在對(duì)應(yīng)的子設(shè)施曲線的全部線段上方。在大多數(shù)情形中，歸因于與資源消耗相 關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟(jì)成本，高層級(jí)優(yōu)化模塊130沒(méi)有理由選擇位于對(duì)應(yīng)的子設(shè)施曲線上方的資源消 耗值。因此，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可望選擇位于對(duì)應(yīng)的子設(shè)施曲線上而非其上方的資源消耗 值。
[0176] 該一般規(guī)則的例外是熱回收制冷器子設(shè)施14。用于熱回收制冷器子設(shè)施14的等式 約束條件規(guī)定如下:熱回收制冷器子設(shè)施14以與子設(shè)施的冷水產(chǎn)量加上子設(shè)施的用電相等 的比率產(chǎn)生熱水。由子設(shè)施曲線合并器178產(chǎn)生的用于熱回收制冷器子設(shè)施14的不等式約 束條件允許高層級(jí)優(yōu)化模塊130過(guò)量用電以產(chǎn)生更多熱水，而不增大冷水產(chǎn)量。該行為是極 其低效的，并且僅在熱水需求量高且不能使用更有效的技術(shù)來(lái)滿足時(shí)才變得現(xiàn)實(shí)可行。然 而，這不是熱回收制冷器子設(shè)施14實(shí)際運(yùn)行的方式。
[0177] 為了防止高層級(jí)優(yōu)化模塊130過(guò)量用電，子設(shè)施曲線合并器178可檢查熱回收制冷 器子設(shè)施14的（由優(yōu)化算法確定的)計(jì)算用電量是否在對(duì)應(yīng)的子設(shè)施曲線上方。在一些實(shí)施 例中，該檢查在優(yōu)化算法的每次迭代之后執(zhí)行。如果熱回收制冷器子設(shè)施14的計(jì)算用電量 在子設(shè)施曲線上方，則子設(shè)施曲線合并器178可確定高層級(jí)優(yōu)化模塊130正在過(guò)量用電。響 應(yīng)于確定高層級(jí)優(yōu)化模塊130正在過(guò)量用電，子設(shè)施曲線合并器178可以將熱回收制冷器子 設(shè)施14的產(chǎn)量約束到其當(dāng)前值，并且將子設(shè)施14的用電約束到子設(shè)施曲線上的對(duì)應(yīng)值。高 層級(jí)優(yōu)化模塊130然后可以用新的等式約束條件來(lái)重新運(yùn)行優(yōu)化。
[0178] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括地回路模塊152和熱交換器模塊154。 在一些實(shí)施例中，中央設(shè)施10包括配置為在熱水回路24和冷凝水回路28之間傳熱的熱交換 器。在一些實(shí)施例中，中央設(shè)施10包括地回路，其用作制冷器子設(shè)施16的熱排出和/或熱回 收制冷器子設(shè)施14的熱攝取。地回路模塊152和熱交換器模塊154可配置為修正優(yōu)化問(wèn)題以 考慮熱交換器和/或地回路的運(yùn)行導(dǎo)致的熱傳導(dǎo)。
[0179] 地回路模塊152可通過(guò)改變制冷器子設(shè)施16的用電量和用水量而將到地回路的熱 排出引入到優(yōu)化問(wèn)題中。例如，對(duì)于高至地回路的熱排出能力的負(fù)荷施加，制冷器子設(shè)施16 可使用額外電量以運(yùn)行地回路栗。額外用電量可以是恒定的或者可以根據(jù)通過(guò)地回路的每 單位流量而改變。制冷器子設(shè)施16的水產(chǎn)量可以是恒定的，不管是否使用地回路。
[0180] 地回路模塊152和熱交換器模塊154可以按類似的方式將來(lái)自地回路的熱攝取以 及熱水回路24與冷凝水回路28之間的熱傳遞引入到優(yōu)化問(wèn)題中。例如，地回路模塊152和熱 交換器模塊154可以使用來(lái)自地回路的熱攝取以及回路24與28之間的熱傳遞來(lái)修正由中央 設(shè)施設(shè)備看到的負(fù)荷。地回路模塊152可使用地回路來(lái)產(chǎn)生設(shè)備看起來(lái)像是虛假建筑物負(fù) 荷的負(fù)荷，由此允許當(dāng)建筑物負(fù)荷沒(méi)有向系統(tǒng)施加足夠的熱時(shí)，熱回收制冷器子設(shè)施14作 為熱栗運(yùn)行。當(dāng)電價(jià)與氣價(jià)之間的比值低以使得用電操作地回路和熱交換器與在加熱器子 設(shè)施12中用天然氣生成熱相比更便宜時(shí)，該結(jié)果可以是最優(yōu)的。
[0181] 熱交換器模塊154可使用熱交換器來(lái)產(chǎn)生看起來(lái)像是虛假熱水建筑物負(fù)荷的量， 由此允許熱回收制冷器子設(shè)施14作為常規(guī)的制冷器運(yùn)行。來(lái)自熱回收制冷器子設(shè)施14的過(guò) 多的熱可通過(guò)熱交換器傳遞到冷凝器回路28并且最終進(jìn)入大氣中或者大地中。在一些實(shí)施 例中，熱交換器模塊154運(yùn)行熱交換器以防止冷凝器回路變得過(guò)載。例如，熱交換器模塊154 可將排出的總熱量限制到冷凝器回路28的能力減去常規(guī)制冷器產(chǎn)生的熱量。
[0182] 地回路模塊152和熱交換器模塊154可通過(guò)增加用于每種類型的熱能負(fù)荷的新決 策向量來(lái)修正決策矩陣x。新決策向量可表示優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k的每種熱能負(fù)荷的過(guò) 量產(chǎn)生。例如，修正的決策矩陣可呈現(xiàn)如下：
[0183] X ? [QchiHin\t.jiiQhr€hJU(^\i^juQ Heater A... jiiQHo?:St.<>rai}e.t~.n>Qc0idStarf.igii：k ...nf nf
[0184] 其中，和&分別是表示優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k的、冷的熱能負(fù)荷 和熱的熱能負(fù)荷的過(guò)量產(chǎn)生率的n維向量。
[0185] 地回路模塊152和熱交換器模塊154可修正等式約束條件以考慮任何過(guò)量產(chǎn)生的 熱能負(fù)荷。過(guò)量產(chǎn)生的熱能負(fù)荷可作為松弛變量被增加到等式約束條件，所述松弛變量沿 與未滿足負(fù)荷相反的方向操作。修正的等式約束條件可要求預(yù)測(cè)熱能負(fù)荷加上任何過(guò)量產(chǎn) 生等于由子設(shè)施12-22滿足的總負(fù)荷加上任何未滿足的熱能負(fù)荷。通過(guò)如下地定義H矩陣和 g向量，可以將修正的等式約束條件置于Hx = g的形式：
[0186] ,,[[y 隊(duì)！隊(duì)]hy …私] ^ !/,] |：/；!] |〇；J
[0187]
[0188] 其中，[^是1的下對(duì)角矩陣。地回路模塊152和熱交換器模塊154可以用運(yùn)行地回 路和/或熱交換器所需的每單位過(guò)量產(chǎn)生的栗送電力的額外成本來(lái)修正成本向量c。
[0189] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括需求收費(fèi)模塊156。如上所述，優(yōu)化框 架模塊142可將優(yōu)化問(wèn)題公式化為：
[0190] 批容:_)r 義受制于Ax < b，Hx = g
[0191] 然而，這樣的公式?jīng)]有考慮需求收費(fèi)。
[0192] 需求收費(fèi)是某些公用事業(yè)提供商基于可適用的需求收費(fèi)時(shí)段期間能源消耗的最 大速率實(shí)施的附加收費(fèi)。例如，需求收費(fèi)可以按每單位功率的美元數(shù)(例如4/kW)來(lái)提供， 并且可以乘以需求收費(fèi)時(shí)段期間的峰值電力用量(例如，kW)以計(jì)算需求收費(fèi)。在一些實(shí)例 中，需求收費(fèi)可占到用電賬單的15%以上。在優(yōu)化方案中不包括需求收費(fèi)會(huì)導(dǎo)致所有設(shè)備 在同一時(shí)間接通(例如，最高效率或最低成本時(shí)間）。這從消耗成本的角度來(lái)看是最優(yōu)的。然 而，在時(shí)間上轉(zhuǎn)移一些負(fù)荷可以節(jié)省數(shù)千美元的需求費(fèi)用，同時(shí)僅花費(fèi)幾美元的消耗成本。
[0193] 需求收費(fèi)模塊156可配置為修正優(yōu)化問(wèn)題以考慮需求收費(fèi)。將高峰收費(fèi)引入到優(yōu) 化框架中可大為改善高層級(jí)優(yōu)化的性能。例如，在優(yōu)化框架中包括需求收費(fèi)可將中央設(shè)施 10的總運(yùn)行成本在由中央設(shè)施控制器102的其它模塊提供的8-10%的成本減小的基礎(chǔ)上額 外減小5%。在各種實(shí)施方式中，歸因于設(shè)施配置和/或能源成本的差異，由需求收費(fèi)模塊 156和/或中央設(shè)施控制器102提供的節(jié)省總體上可大于或小于這里定義的示例性量。
[0194] 需求收費(fèi)模塊156可通過(guò)修正高層級(jí)優(yōu)化模塊130使用的成本函數(shù)來(lái)考慮需求收 費(fèi)。修正的成本函數(shù)可定義為：
[0195] 4噸 nimpx + ~咖 ;
[0196] 其中，Cd_nd是可適用的需求收費(fèi)時(shí)段的需求收費(fèi)(例如，$/kW)，而Peit^k是在時(shí)階 k處中央設(shè)施10和建筑物/園區(qū)的總電力消耗。項(xiàng)選擇在需求收費(fèi)時(shí)段期間的任 何時(shí)間的峰值電力消耗。需求收費(fèi)Cdemand和需求收費(fèi)時(shí)段可由從公用事業(yè)126接收到的公用 事業(yè)費(fèi)率信息定義，并且可由負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122提供給高層級(jí)優(yōu)化模塊130。
[0197] 將需求收費(fèi)引入到優(yōu)化框架中使得優(yōu)化問(wèn)題以兩種主要方式變得復(fù)雜。第一，由 于包括max()函數(shù)，所以成本函數(shù)不再是線性的。第二，消耗項(xiàng)c Tx計(jì)算由時(shí)間范圍定義的消 耗時(shí)段上的成本，而需求收費(fèi)項(xiàng)Cd_ndmax(Peiec；,k)計(jì)算需求收費(fèi)時(shí)段上的成本。例如，消耗 時(shí)段可定義為開(kāi)始于當(dāng)前時(shí)階k并且結(jié)束于未來(lái)時(shí)階k+h的時(shí)間段，其中h表示時(shí)間范圍。需 求收費(fèi)時(shí)段可由公用事業(yè)126定義并且與公用事業(yè)費(fèi)率信息一起被提供給高層級(jí)優(yōu)化模塊 130。在一些實(shí)例中，消耗時(shí)段和需求收費(fèi)時(shí)段可能不相同。這由于使以需求收費(fèi)項(xiàng)為代價(jià) 減小消耗項(xiàng)(反之亦然)的控制決策之間的潛在權(quán)衡變得混亂而使優(yōu)化問(wèn)題復(fù)雜化。
[0198]需求收費(fèi)模塊156可修正優(yōu)化問(wèn)題以將需求收費(fèi)項(xiàng)引入到線性優(yōu)化框架中。例如， 需求收費(fèi)模塊156可通過(guò)增加新的決策變量xpeak來(lái)修正決策矩陣X，如下所示：
[01 99] Xnex-[??? UChiller, elec, l...n ??? UhpChiller, elec, l...n ??? UHeater, elec, l...n ??? Xpeak]
[0200]其中，Xpeak是需求收費(fèi)時(shí)段內(nèi)的峰值電力消耗。需求收費(fèi)模塊156可如下地修正成 本向量c:
[0201 ] Cnew-[??? Celec, l.'.n ? ? ? Celec, 1..+n ? ? ? Celec, 1..+n ? ? ? Cdemand]
[0202]以使得需求收費(fèi)Cd_nd乘以峰值電力消耗Xpeak。
[0203]需求收費(fèi)模塊156可公式化和/或應(yīng)用不等式約束條件以確保峰值電力消耗xpeak 大于或等于需求收費(fèi)時(shí)段上的最大電需求量。即：
[0204] ~ ^hpCkiHi?r.f>U>c,k 卞.科<#:) ￡
[0205] 范圍
[0206] 該不等式約束條件可以通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量而表示在線性優(yōu)化框架中：
[0207] A=[-" [Ih] ??? [Ih] ??? [Ih] ??? ~1] ,b = -Pelec,campus,k
[0208] 在高層級(jí)優(yōu)化處理期間，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可選擇與需求收費(fèi)時(shí)段上的最大電 需求量相等的xpe5ak以最小化與x pe5ak相關(guān)聯(lián)的成本。
[0209]需求收費(fèi)模塊156可應(yīng)用不等式約束條件以確保在需求收費(fèi)時(shí)段期間峰值電力消 耗決策變量xpeak大于或等于其先前值Xpeak,prevl_。該不等式約束條件可通過(guò)如下地定義A矩 陣和b向量而表示在線性優(yōu)化框架中：
[0210] A=[--- -l],b = -Xpeak,previous
[0211] 有利地，由需求收費(fèi)模塊156提供的對(duì)決策變量矩陣x、成本向量c以及不等式約束 條件的修正允許成本函數(shù)以線性形式書(shū)寫(xiě)如下：
[0212] ⑴ § 訊丨丨啦、>'魏二、出§ 如沾[(:、X + 細(xì) 本函數(shù)的這種線性形式可用在線性優(yōu)化框架中。
[0213] 前述等式中書(shū)寫(xiě)的成本函數(shù)具有在不同的時(shí)間段上的分量。例如，消耗項(xiàng)cTx是在 消耗時(shí)段上的，而需求收費(fèi)項(xiàng)在需求收費(fèi)時(shí)段上的。為了在增大需求收費(fèi)與增 大能源消耗成本之間正確地進(jìn)行權(quán)衡，需求收費(fèi)模塊156可以向需求收費(fèi)項(xiàng)和/或消耗項(xiàng)施 加權(quán)重因子。例如，需求收費(fèi)模塊156可將消耗項(xiàng)c Tx除以消耗時(shí)段的持續(xù)時(shí)間h(即，當(dāng)前時(shí) 間和時(shí)間范圍之間的時(shí)間段)并且乘以當(dāng)前的需求收費(fèi)時(shí)段中剩余的時(shí)間量dd_ nd，從而整 個(gè)成本函數(shù)是在需求收費(fèi)時(shí)段上的。新的優(yōu)化函數(shù)可給出如下：
[0215]其等價(jià)于：
[0217] 新優(yōu)化函數(shù)的后一種形式具有僅調(diào)整函數(shù)的一個(gè)項(xiàng)而非若干項(xiàng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0218] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括負(fù)荷變化懲罰模塊158。在一些實(shí)例 中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130確定優(yōu)化問(wèn)題的解，其包括在相對(duì)較短時(shí)幀內(nèi)顯著改變一個(gè)或多個(gè) 子設(shè)施12-22上的負(fù)荷。例如，從資源消耗的角度來(lái)看的最低成本解可能涉及僅在幾個(gè)時(shí)階 內(nèi)將子設(shè)施從斷開(kāi)變?yōu)槿?fù)荷并且再回到斷開(kāi)。該行為可能因高層級(jí)優(yōu)化模塊130識(shí)別出 資源的經(jīng)濟(jì)成本的小波動(dòng)并且相應(yīng)地運(yùn)行中央設(shè)施10以實(shí)現(xiàn)最小經(jīng)濟(jì)成本而導(dǎo)致。然而， 由于快速改變子設(shè)施負(fù)荷而導(dǎo)致的各種負(fù)面影響（例如，增加的設(shè)備劣化），以這種方式運(yùn) 行中央設(shè)施10可能是不期望的，尤其是當(dāng)所節(jié)省的成本相對(duì)極小(例如，幾美分或美元)時(shí)。
[0219] 負(fù)荷變化懲罰模塊158可修正優(yōu)化問(wèn)題以引入對(duì)快速改變子設(shè)施負(fù)荷的懲罰。例 如，負(fù)荷變化懲罰模塊158可通過(guò)為每個(gè)子設(shè)施增加新的決策向量來(lái)修正決策矩陣X。新的 決策向量表示從一個(gè)時(shí)階到下一個(gè)時(shí)階每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施負(fù)荷變化。例如，負(fù)荷變化懲 罰模塊158可以如下地修正決策矩陣x:
[0220] **' vw
[0221 ]其中，5Chiller, 1...11、5[1]：(^116：1：,1...11和5[163(6：1：,1...11分別是表不相對(duì)于先前的時(shí)階1<-1在每 個(gè)時(shí)階k處的、用于^和&，子設(shè)施負(fù)荷變化。
[0222] 負(fù)荷變化懲罰模塊158可修正成本向量c以增加與改變子設(shè)施負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的成本。 例如，負(fù)荷變化懲罰模塊158可以如下地修正成本向量c:
[0223] C -[ ''' On ''' On ''' 0n CSChiller, 1--n CShrChiller, 1--n CSHeater, l---n]
[0224] 負(fù)荷變化懲罰模塊158可以增加約束條件，以使得每個(gè)負(fù)荷變化變量S不能小于對(duì) 應(yīng)的子設(shè)施負(fù)荷$的變化。例如，用于制冷器子設(shè)施16的增加的約束條件可具有如下形式：
[0226] 其中，&是在先前時(shí)階處用于的值。可以為每個(gè)子設(shè)施12-22增加類似 的約束條件。
[0227] 由負(fù)荷變化懲罰模塊158增加的約束條件要求負(fù)荷變化變量S大于或等于對(duì)應(yīng)的 子設(shè)施負(fù)荷的當(dāng)前值&與子設(shè)施負(fù)荷的先前值之間的差值的大小。操作中，歸因于與負(fù) 荷變化變量相關(guān)聯(lián)的成本，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可選擇與該差值的大小相等的負(fù)荷變化變 量S的值。換言之，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可能不會(huì)選擇使負(fù)荷變化變量S大于對(duì)應(yīng)的子設(shè)施負(fù) 荷中的實(shí)際變化，這是因?yàn)槭关?fù)荷變化變量S大于所需變化將是次優(yōu)的。
[0228] 仍參照?qǐng)D4,高層級(jí)優(yōu)化模塊130圖示為包括水箱強(qiáng)注滿模塊160。水箱強(qiáng)注滿模塊 160可修正優(yōu)化問(wèn)題以使得熱能儲(chǔ)存(TES)水箱在優(yōu)化時(shí)段末尾被強(qiáng)制注滿。通過(guò)確保TES 水箱具有足夠的儲(chǔ)存熱能以在修復(fù)故障的同時(shí)滿足建筑物負(fù)荷，該特征在子設(shè)施故障和/ 或控制器故障的情況下提供了增大的健全性。例如，設(shè)施操作員可使用所儲(chǔ)存的熱能來(lái)滿 足建筑物負(fù)荷，同時(shí)使中央設(shè)施控制器102恢復(fù)在線。
[0229]水箱強(qiáng)注滿模塊160可通過(guò)增加排放TES水箱的成本來(lái)迫使TES水箱注滿。在一些 實(shí)施例中，水箱強(qiáng)注滿模塊160修正排放TES水箱的成本，以使得排放成本高于成本函數(shù)中 的其它成本，但是低于未滿足負(fù)荷的成本。這迫使高層級(jí)優(yōu)化模塊130使充注TES水箱的收 益(即，負(fù)成本)達(dá)到其最大值。
[0230] 現(xiàn)在參照?qǐng)D5A-5B，不出根據(jù)一不例性實(shí)施例的兩條子設(shè)施曲線500和510。子設(shè)施 曲線500和510可用作子設(shè)施曲線140,如參照?qǐng)D3所描述的那樣。子設(shè)施曲線500和510因變 于子設(shè)施負(fù)荷定義子設(shè)施(例如，子設(shè)施12-22之一)的資源用量。每條子設(shè)施曲線對(duì)特定子 設(shè)施和該子設(shè)施使用的特定類型的資源可以是特定的。例如，子設(shè)施曲線500可因變于制冷 器子設(shè)施16上的負(fù)荷504定義制冷器子設(shè)施16的用電502,而子設(shè)施曲線510可因變于制冷 器子設(shè)施16上的負(fù)荷504定義制冷器子設(shè)施16的用水506。每個(gè)子設(shè)施12-22可具有一條或 多條子設(shè)施曲線(例如，一條子設(shè)施曲線用于子設(shè)施消耗的每種類型的資源）。
[0231] 在一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132基于設(shè)備模型120(例如，通過(guò)將用于各個(gè)裝 置的設(shè)備模型120組合成用于子設(shè)施的集總曲線)來(lái)生成子設(shè)施曲線500和510。低層級(jí)優(yōu)化 模塊132可通過(guò)針對(duì)若干不同的負(fù)荷和天氣狀況運(yùn)行低層級(jí)優(yōu)化處理以生成多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái) 生成子設(shè)施曲線500和510。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可將曲線擬合到數(shù)據(jù)點(diǎn)以生成子設(shè)施曲線。 在另一些實(shí)施例中，低層級(jí)優(yōu)化模塊132將數(shù)據(jù)點(diǎn)提供給高層級(jí)優(yōu)化模塊130,并且高層級(jí) 優(yōu)化模塊130使用數(shù)據(jù)點(diǎn)生成子設(shè)施曲線。
[0232] 現(xiàn)在參照?qǐng)D6,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的另一子設(shè)施曲線600。子設(shè)施曲線600因 變于制冷器子設(shè)施16的冷水產(chǎn)量（即，^^&1.)定義制冷器子設(shè)施16的用電（即，Uchlller, elec)。 在一些實(shí)施例中，通過(guò)組合制冷器子設(shè)施16的各個(gè)裝置(例如，各個(gè)制冷器、栗等）的效率曲 線而生成子設(shè)施曲線600。例如，子設(shè)施16中的每個(gè)制冷器可具有專門(mén)針對(duì)裝置的效率曲 線，其因變于制冷器上的負(fù)荷定義該制冷器的用電量。許多裝置在較高負(fù)荷下以較低的效 率運(yùn)行，并且具有是U形負(fù)荷函數(shù)的裝置效率曲線。因此，組合多個(gè)裝置效率曲線以形成子 設(shè)施曲線600可導(dǎo)致子設(shè)施曲線600具有一個(gè)或多個(gè)波動(dòng)602，如圖6所示。這些波動(dòng)602可以 是在接通另一裝置以滿足子設(shè)施負(fù)荷會(huì)更有效之前，由單個(gè)裝置的負(fù)荷上升而導(dǎo)致。
[0233] 現(xiàn)在參照?qǐng)D7,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的線性化子設(shè)施曲線700。子設(shè)施曲線700 因變于制冷器子設(shè)施16的冷水產(chǎn)量（即，4^^)定義制冷器子設(shè)施16的用電（BP， UChmer,elec)。子設(shè)施曲線700可通過(guò)將子設(shè)施曲線600轉(zhuǎn)換成線性化凸曲線而生成。凸曲線 是這樣的曲線:連接該曲線上的任何兩點(diǎn)的直線總是在該曲線上方或者沿著該曲線（即，不 在該曲線下方）。凸曲線對(duì)于在高層級(jí)優(yōu)化中使用可能是有利的，這是因?yàn)橄鄬?duì)于使用非凸 函數(shù)的優(yōu)化處理而言，它們?cè)试S更少計(jì)算花費(fèi)的優(yōu)化處理。
[0234] 在一些實(shí)施例中，子設(shè)施曲線700由子設(shè)施曲線線性化器176生成，如參照?qǐng)D4描述 的那樣。子設(shè)施曲線700可通過(guò)生成逼近子設(shè)施曲線600的多個(gè)線性片段（即，片段702、704 和706)并且將這些線性片段組合成分段式定義的線性化凸曲線700而生成。線性化子設(shè)施 曲線700圖示為包括將點(diǎn)[u^Qi]連接到點(diǎn)[u 2，Q2]的第一線性片段702、將點(diǎn)[u2，Q2]連接到 點(diǎn)[u 3，Q3]的第二線性片段704、以及將點(diǎn)[u3，Q3]連接到點(diǎn)[U4，Q 4]的第三線性片段706。線段 702-706的端點(diǎn)可用于形成迫使制冷器子設(shè)施16的用電在線性化子設(shè)施曲線700的上境圖 中的約束條件。
[0235] 現(xiàn)在參照?qǐng)D8,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的另一子設(shè)施曲線800。子設(shè)施曲線800因 變于對(duì)若干不同的天氣狀況的該子設(shè)施上的負(fù)荷定義子設(shè)施12-22之一的能源使用。在一 些實(shí)施例中，子設(shè)施曲線800由子設(shè)施曲線模塊170利用從低層級(jí)優(yōu)化模塊132獲得的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)來(lái)生成。例如，子設(shè)施曲線更新器172可從低層級(jí)優(yōu)化模塊132請(qǐng)求針對(duì)負(fù)荷狀況和環(huán) 境條件的各種組合的資源用量數(shù)據(jù)。在圖8所示的實(shí)施例中，子設(shè)施曲線更新器172請(qǐng)求溫 度（例如，40°F、50°F、60°F和70°F)和負(fù)荷（例如，170噸、330噸、500噸、830噸和1000噸）的每 種組合的能源使用數(shù)據(jù)。低層級(jí)優(yōu)化模塊132可針對(duì)所請(qǐng)求的負(fù)荷和溫度組合執(zhí)行低層級(jí) 優(yōu)化處理并且返回每種組合的能源使用值。
[0236] 子設(shè)施曲線更新器172可使用由低層級(jí)優(yōu)化模塊132提供的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)尋找與數(shù)據(jù) 相擬合的最佳分段式線性凸函數(shù)。例如，子設(shè)施曲線更新器172可將第一子設(shè)施曲線802擬 合到70°F的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將第二子設(shè)施曲線804擬合到60°F的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將第三子設(shè)施曲線806擬合 到50°F的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且將第四子設(shè)施曲線808擬合到40°F的數(shù)據(jù)點(diǎn)。子設(shè)施曲線更新器12可 以將所生成的子設(shè)施曲線802-808儲(chǔ)存在子設(shè)施曲線數(shù)據(jù)庫(kù)174中以供在高層級(jí)優(yōu)化算法 中使用。
[0237] 在一些實(shí)施方式中，中央設(shè)施控制器102將高層級(jí)優(yōu)化模塊130用作對(duì)中央設(shè)施10 進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的操作工具的一部分。在該操作工具中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可以從負(fù)荷/費(fèi) 率預(yù)測(cè)模塊122接收負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)，并且從低層級(jí)優(yōu)化模塊132接收子設(shè)施曲線（或者可 用于生成子設(shè)施曲線的數(shù)據(jù)）。當(dāng)實(shí)施在操作工具中時(shí)，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可確定用于加 熱器子設(shè)施12、熱回收制冷器子設(shè)施14、制冷器子設(shè)施16、熱的TES子設(shè)施20和/或冷的TES 子設(shè)施22的最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷，如參照?qǐng)D2-4描述的那樣。在一些實(shí)施例中，除了子設(shè)施負(fù)荷 之外，高層級(jí)優(yōu)化模塊130還確定地回路和熱交換器傳導(dǎo)率。當(dāng)實(shí)施在操作工具中時(shí)，高層 級(jí)優(yōu)化模塊130可以將所確定的子設(shè)施負(fù)荷和/或傳導(dǎo)率提供給低層級(jí)優(yōu)化模塊132以供在 確定每個(gè)子設(shè)施的設(shè)備的最優(yōu)通/斷決策和/或運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)時(shí)使用。
[0238] 現(xiàn)在參照?qǐng)D9,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的計(jì)劃系統(tǒng)900的框圖。計(jì)劃系統(tǒng)900可配 置為將優(yōu)化模塊128用作計(jì)劃工具902的一部分以模擬中央設(shè)施在預(yù)定時(shí)間段（例如，天、 月、周、年等)上的運(yùn)行，以用于計(jì)劃、預(yù)算和/或設(shè)計(jì)考慮。當(dāng)實(shí)施在計(jì)劃工具902中時(shí)，優(yōu)化 模塊128可以如參照?qǐng)D2-4描述的類似方式操作。例如，優(yōu)化模塊128可使用建筑物負(fù)荷和公 用事業(yè)費(fèi)率來(lái)確定最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷分配以最小化在模擬時(shí)段上的成本。然而，計(jì)劃工具902 可以不負(fù)責(zé)建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)或中央設(shè)施的實(shí)時(shí)控制。
[0239] 在計(jì)劃工具902中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130可接收對(duì)于整個(gè)模擬時(shí)段所計(jì)劃的負(fù)荷和 公用事業(yè)費(fèi)率。所計(jì)劃的負(fù)荷和公用事業(yè)費(fèi)率可由通過(guò)客戶端裝置922從用戶接收到的（例 如，用戶定義的、用戶選擇的等)和/或從計(jì)劃信息數(shù)據(jù)庫(kù)926取回的輸入來(lái)定義。高層級(jí)優(yōu) 化模塊130與來(lái)自低層級(jí)優(yōu)化模塊132的子設(shè)施曲線結(jié)合地使用所計(jì)劃的負(fù)荷和公用事業(yè) 費(fèi)率，以對(duì)模擬時(shí)段的一部分確定最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷(g卩，最優(yōu)調(diào)度日程）。
[0240]高層級(jí)優(yōu)化模塊130對(duì)子設(shè)施負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化的模擬時(shí)段中的一部分可以由在時(shí)間 范圍處結(jié)束的預(yù)測(cè)窗來(lái)定義。隨著優(yōu)化的每次迭代，預(yù)測(cè)窗向前平移，并且調(diào)度日程不再位 于預(yù)測(cè)窗中的部分被接受(例如，作為模擬結(jié)果被儲(chǔ)存或輸出）?？梢葬槍?duì)整個(gè)模擬預(yù)定義 負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)，并且負(fù)荷和費(fèi)率預(yù)測(cè)可以不受制于每次迭代中的調(diào)整。然而，在時(shí)間上使 預(yù)測(cè)窗向前平移可以對(duì)預(yù)測(cè)窗末尾處的新增時(shí)間片段引入附加計(jì)劃信息（例如，計(jì)劃負(fù)荷 和/或公用事業(yè)費(fèi)率）。新計(jì)劃信息可以對(duì)最優(yōu)調(diào)度日程沒(méi)有顯著影響，這是因?yàn)閮H一小部 分預(yù)測(cè)窗會(huì)隨每次迭代而改變。
[0241 ]在一些實(shí)施例中，高層級(jí)優(yōu)化模塊130在模擬開(kāi)始時(shí)從低層級(jí)優(yōu)化模塊132請(qǐng)求模 擬中使用的所有子設(shè)施曲線。由于計(jì)劃的負(fù)荷和環(huán)境條件在整個(gè)仿真時(shí)段是已知的，所以 高層級(jí)優(yōu)化模塊130可以在模擬開(kāi)始時(shí)取回所有相關(guān)的子設(shè)施曲線。在一些實(shí)施例中，當(dāng)子 設(shè)施曲線被提供給高層級(jí)優(yōu)化模塊130時(shí)，低層級(jí)優(yōu)化模塊132生成將子設(shè)施產(chǎn)量映射到設(shè) 備級(jí)產(chǎn)量和資源使用的函數(shù)。這些子設(shè)施到設(shè)備的函數(shù)可用于基于模擬的結(jié)果來(lái)(例如，在 后處理模塊中）計(jì)算各個(gè)設(shè)備的產(chǎn)量和資源使用。
[0242] 仍參照?qǐng)D9,計(jì)劃工具902圖示為包括通信接口 904和處理電路906。通信接口 904可 包括用于與各種系統(tǒng)、裝置或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的有線或無(wú)線接口（例如，插座、天線、發(fā)射 器、接收器、收發(fā)器、接線端子等）。例如，通信接口 904可包括用于經(jīng)由基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng) 絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)卡和端口、和/或用于經(jīng)由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的WiFi收發(fā) 器。通信接口 904可配置為經(jīng)由局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)（例如，因特網(wǎng)、建筑物WAN等)進(jìn)行通信，并 且可使用各種通信協(xié)議(例如，BACnet、IP、L0N等）。
[0243] 通信接口904可以是網(wǎng)絡(luò)接口，其配置為促成計(jì)劃工具902和各種外部系統(tǒng)或裝置 (例如，客戶端裝置922、結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)928、計(jì)劃信息數(shù)據(jù)庫(kù)926等）之間的電子數(shù)據(jù)通信。例 如，計(jì)劃工具902可經(jīng)由通信接口 904從客戶端裝置922和/或計(jì)劃信息數(shù)據(jù)庫(kù)926接收計(jì)劃 的負(fù)荷和公用事業(yè)費(fèi)率。計(jì)劃工具902可使用通信接口 904來(lái)將仿真結(jié)果輸出給客戶端裝置 922和/或?qū)⒔Y(jié)果儲(chǔ)存在結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)928中。
[0244] 仍參照?qǐng)D9,處理電路906圖示為包括處理器910和存儲(chǔ)器912。處理器910可以是通 用或?qū)Ｓ锰幚砥?、專用集成電?ASIC)、一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、一組處理部 件、或其它合適的處理部件。處理器910可配置為運(yùn)行被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器912中或者從其它計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，CDR0M、網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存器、遠(yuǎn)程服務(wù)器等)接收到的計(jì)算機(jī)代碼或指令。
[0245] 存儲(chǔ)器912可包括用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和/或計(jì)算機(jī)代碼的一個(gè)或多個(gè)裝置(例如，存儲(chǔ) 器單元、存儲(chǔ)器裝置、儲(chǔ)存裝置等），所述數(shù)據(jù)和/或計(jì)算機(jī)代碼用于完成和/或促成本公開(kāi) 描述的各種處理。存儲(chǔ)器912可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(R0M)、硬驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)存 器、臨時(shí)儲(chǔ)存器、非易失性存儲(chǔ)器、快閃存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、或用于儲(chǔ)存軟件對(duì)象和/或計(jì) 算機(jī)指令的任何其它合適的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器912可包括數(shù)據(jù)庫(kù)組件、目標(biāo)代碼組件、腳本組 件、或用于支持本公開(kāi)描述的各種行為和信息結(jié)構(gòu)的任何其它類型的信息結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)器912 可經(jīng)由處理電路906可通信地連接到處理器910,并且可包括用于(例如，由處理器906)運(yùn)行 這里描述的一個(gè)或多個(gè)處理的計(jì)算機(jī)代碼。
[0246] 仍參照?qǐng)D9,存儲(chǔ)器912圖示為包括GUI引擎926、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)914、以及配置工具918。 在一示例性實(shí)施例中，GUI引擎916包括圖形用戶界面部件，其配置為向用戶提供圖形用戶 界面以用于選擇或定義用于模擬的計(jì)劃信息（例如，計(jì)劃的負(fù)荷、公用事業(yè)費(fèi)率、環(huán)境條件 等）。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)914可允許用戶經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)入口和/或從遠(yuǎn)程系統(tǒng)或裝置(例如，企業(yè)控制應(yīng)用） 與計(jì)劃工具902交互。
[0247] 配置工具918可允許用戶（例如，經(jīng)由圖形用戶界面、經(jīng)由提示引發(fā)"向?qū)?等)定義 各種模擬參數(shù)，諸如子設(shè)施的數(shù)量和類型、每個(gè)子設(shè)施內(nèi)的裝置、子設(shè)施曲線、專門(mén)針對(duì)裝 置的效率曲線、模擬持續(xù)時(shí)間、預(yù)測(cè)窗的持續(xù)時(shí)間、每個(gè)時(shí)階的持續(xù)時(shí)間、和/或與模擬相關(guān) 的各種其它類型計(jì)劃信息。配置工具918可呈現(xiàn)用于建立模擬的用戶界面。該用戶界面可允 許用戶圖形地定義模擬參數(shù)。在一些實(shí)施例中，該用戶界面允許用戶選擇預(yù)先儲(chǔ)存的或預(yù) 先構(gòu)建的模擬設(shè)施和/或計(jì)劃信息(例如，來(lái)自計(jì)劃信息數(shù)據(jù)庫(kù)926)并且改編或啟用它以用 于在模擬中使用。
[0248]仍參照?qǐng)D9,存儲(chǔ)器912圖示為包括優(yōu)化模塊128。優(yōu)化模塊128可使用計(jì)劃的負(fù)荷 和公用事業(yè)費(fèi)率來(lái)確定預(yù)測(cè)窗上的最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷。優(yōu)化模塊128的操作可以與先前參照 圖2-4描述的相同或相似。隨著優(yōu)化處理的每次迭代，優(yōu)化模塊128可將預(yù)測(cè)窗向前平移，并 且對(duì)于模擬時(shí)段不再位于預(yù)測(cè)窗內(nèi)的部分應(yīng)用最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷。優(yōu)化模塊128可以在預(yù)測(cè) 窗的末尾處使用新的計(jì)劃信息以執(zhí)行優(yōu)化處理的下一次迭代。優(yōu)化模塊128可以將所應(yīng)用 的子設(shè)施負(fù)荷輸出到報(bào)告應(yīng)用930以用于（例如，經(jīng)由用戶界面924)呈現(xiàn)給客戶端裝置922 或者儲(chǔ)存在結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)928中。
[0249]仍參照?qǐng)D9,存儲(chǔ)器912圖示為包括報(bào)告應(yīng)用930。報(bào)告應(yīng)用930可接收來(lái)自優(yōu)化模 塊128的優(yōu)化子設(shè)施負(fù)荷、并在一些實(shí)施例中接收與優(yōu)化子設(shè)施負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的成本。報(bào)告應(yīng) 用930可包括基于網(wǎng)絡(luò)的報(bào)告應(yīng)用，其具有若干圖形用戶界面(GUI)元素（例如，窗口小部 件、儀表板控件、窗口等）以用于向GUI的用戶顯示關(guān)鍵性能指示(KPI)或其它信息。此外， GUI元素可概括跨各種站、子設(shè)施等的相對(duì)能源使用和強(qiáng)度?？梢曰诳捎脭?shù)據(jù)生成和顯示 其它GUI元素或報(bào)告，其允許用戶對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。用戶界面或報(bào)告（或下層的數(shù)據(jù)引 擎)可配置為對(duì)子設(shè)施負(fù)荷和與其相關(guān)聯(lián)的成本進(jìn)行集合和歸類，并且將結(jié)果經(jīng)由GUI提供 給用戶。GUI元素可包括圖表或柱狀圖，其允許用戶形象化地分析模擬結(jié)果。可由報(bào)告應(yīng)用 930生成的示例性輸出示出于圖10中。
[0250] 現(xiàn)在參照?qǐng)D10,示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的顯示計(jì)劃工具902的操作的若干曲線 圖1000。隨著優(yōu)化處理的每次迭代，計(jì)劃工具 9〇2選擇在其上執(zhí)行優(yōu)化的優(yōu)化時(shí)段（g卩，模擬 時(shí)段的一部分）。例如，計(jì)劃工具902可選擇優(yōu)化時(shí)段1002以供在第一次迭代中使用。一旦已 經(jīng)確定了最優(yōu)負(fù)荷分配1010,計(jì)劃工具902就可選擇負(fù)荷分配1010的一部分1018以發(fā)送到 設(shè)施調(diào)度1030。部分1018可以是負(fù)荷分配1010的前b個(gè)時(shí)階。計(jì)劃工具902可將優(yōu)化時(shí)段 1002在時(shí)間上向前平移，以得到優(yōu)化時(shí)段1004。預(yù)測(cè)窗平移的量可對(duì)應(yīng)于時(shí)階b的持續(xù)時(shí) 間。
[0251] 計(jì)劃工具902可對(duì)優(yōu)化時(shí)段1004重復(fù)優(yōu)化處理以確定最優(yōu)設(shè)施負(fù)荷分配1012。計(jì) 劃工具902可選擇設(shè)施負(fù)荷分配1012的一部分1020以發(fā)送到設(shè)施調(diào)度1030。部分1020可以 是負(fù)荷分配1012的前b個(gè)時(shí)階。計(jì)劃工具902然后可將預(yù)測(cè)窗在時(shí)間上向前平移，由此得到 優(yōu)化時(shí)段1006。該處理可以對(duì)每個(gè)隨后的優(yōu)化時(shí)段(例如，優(yōu)化時(shí)段1006、1008等)重復(fù)以生 成更新后的負(fù)荷分配(例如，負(fù)荷分配1014、1016等)并且選擇每個(gè)負(fù)荷分配的一些部分(例 如，部分1022、1024)以發(fā)送到設(shè)施調(diào)度1030。設(shè)施調(diào)度1030包括來(lái)自每個(gè)優(yōu)化時(shí)段1002-1008的前b個(gè)時(shí)階1018-1024。一旦對(duì)整個(gè)模擬時(shí)段編制了最優(yōu)子設(shè)施負(fù)荷分配1030,結(jié)果 就可被發(fā)送到報(bào)告應(yīng)用930、結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)928和/或客戶端裝置922,如參照?qǐng)D9描述的那樣。
[0252] 現(xiàn)在參照?qǐng)D11，示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的用于優(yōu)化中央設(shè)施成本的處理1100的 流程圖。在各種實(shí)施方式中，處理1100可由中央設(shè)施控制器102或計(jì)劃工具902執(zhí)行。中央設(shè) 施可包括配置為為建筑物或園區(qū)的用能負(fù)荷提供服務(wù)的多個(gè)子設(shè)施(例如，子設(shè)施12-22)。 中央設(shè)施可以是實(shí)際設(shè)施(例如，中央設(shè)施10)或者包括多個(gè)模擬子設(shè)施的模擬中央設(shè)施。 [0253]處理1100圖示為包括接收負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)(步驟1102)。負(fù)荷預(yù) 測(cè)數(shù)據(jù)可包括在優(yōu)化時(shí)段的每個(gè)時(shí)階k(例如，k=l~n)的建筑物或園區(qū)的預(yù)測(cè)或計(jì)劃的熱 能負(fù)荷。負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可包括用于建筑物或園區(qū)的一種或多種不同類型的負(fù)荷的預(yù)測(cè)或計(jì) 劃值。例如，負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可包括對(duì)預(yù)測(cè)窗內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k的預(yù)測(cè)熱水負(fù)荷和預(yù)測(cè)冷水 A 負(fù)何 b
[0254] 在一些實(shí)施例中，負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)是基于來(lái)自氣象服務(wù)的天氣預(yù)報(bào)和/或來(lái)自建筑 物或園區(qū)的反饋的。來(lái)自建筑物或園區(qū)的反饋可包括各種類型的傳感器輸入(例如，溫度、 流量、濕度、焓等)或與受控建筑物相關(guān)的其它數(shù)據(jù)(例如，來(lái)自HVAC系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、安 保系統(tǒng)、水系統(tǒng)等的輸入）。在一些實(shí)施例中，負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)由負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122生成， 如參照?qǐng)D2描述的那樣。例如，負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以基于來(lái)自建筑物或園區(qū)的測(cè)量電負(fù)荷和/ 或先前測(cè)量的負(fù)荷數(shù)據(jù)。負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以因變于給定天氣預(yù)報(bào)（I \日期類型(day)、當(dāng) 日時(shí)間（t)以及先前測(cè)量的負(fù)荷數(shù)據(jù)(Yk-〇。這樣的關(guān)系可表示在下面的等式中：
[0255] ik ^ f(|vv.<day,tlY^)
[0256] 公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)可指示在預(yù)測(cè)窗中的每個(gè)時(shí)階k處由中央設(shè)施消耗來(lái)向建筑物 或園區(qū)的熱能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種資源(例如，電、天然氣、水等)的每單位成本或價(jià) 格。在一些實(shí)施例中，公用事業(yè)費(fèi)率是時(shí)變的費(fèi)率。例如，電的價(jià)格可以在一天的某些時(shí)間 或者一周的某些天較高(例如，在高需求量時(shí)段期間），而在一天的其它時(shí)間或一周的另外 幾天較低（例如，在低需求量時(shí)段期間）。公用事業(yè)費(fèi)率可定義各種時(shí)間段和每個(gè)時(shí)間段期 間每單位資源的成本。公用事業(yè)費(fèi)率可以是（例如，從公用事業(yè)126接收到的）實(shí)際費(fèi)率或 (例如，由負(fù)荷/費(fèi)率預(yù)測(cè)模塊122估計(jì)的)預(yù)測(cè)的公用事業(yè)費(fèi)率。
[0257] 在一些實(shí)施例中，公用事業(yè)費(fèi)率包括由中央設(shè)施消耗的一種或多種資源的需求收 費(fèi)。需求收費(fèi)可定義基于在需求收費(fèi)時(shí)段期間特定資源的最大用量(例如，最大能源消耗） 的單獨(dú)成本。公用事業(yè)費(fèi)率可定義各種需求收費(fèi)時(shí)段以及與每個(gè)需求收費(fèi)時(shí)段相關(guān)聯(lián)的一 種或多種需求收費(fèi)。在一些實(shí)例中，需求收費(fèi)時(shí)段可以彼此和/或與預(yù)測(cè)窗部分或完全地重 疊。公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)可包括時(shí)變(例如，每小時(shí)）的價(jià)格、最大服務(wù)水平(例如，物理基礎(chǔ)設(shè) 施或合同允許的最大消耗率）、以及在電的情況下的需求收費(fèi)或某時(shí)段內(nèi)峰值消耗率的收 費(fèi)。
[0258] 仍參照?qǐng)D11，處理1100圖示為包括生成目標(biāo)函數(shù)，其因變于公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)和 中央設(shè)施消耗的資源量表示運(yùn)行中央設(shè)施的總財(cái)務(wù)成本(步驟1104)。在一些實(shí)施例中，目 標(biāo)函數(shù)是用于中央設(shè)施的高層級(jí)成本函數(shù)Jhl。高層級(jí)成本函數(shù)Jhl可表示在優(yōu)化時(shí)段的持 續(xù)時(shí)間內(nèi)由中央設(shè)施消耗的每種公用事業(yè)的財(cái)務(wù)成本的總和。例如，高層級(jí)成本函數(shù)Jhl可 利用下面的等式來(lái)描述：
[0260] 其中，nh是優(yōu)化時(shí)段中時(shí)階k的數(shù)量，ns是子設(shè)施數(shù)量，ts是時(shí)階的持續(xù)時(shí)間，〇是 在優(yōu)化時(shí)段的時(shí)階k處公用事業(yè)j的經(jīng)濟(jì)成本，而u jlk是在時(shí)階k處由子設(shè)施i對(duì)公用事業(yè)j的 使用率。
[0261] 在一些實(shí)施例中，目標(biāo)函數(shù)利用線性規(guī)劃框架生成。例如，步驟1104可包括生成如 下形式的目標(biāo)函數(shù)：
[0262] 說(shuō)這 X 受制于Ax<b，Hx = g -v :;
[0263] 其中，c是成本向量，x是決策矩陣，A和b(分別）是描述對(duì)決策矩陣x中的變量的不 等式約束條件的矩陣和向量，而H和g(分別）是描述對(duì)決策矩陣x中的變量的等式約束條件 的矩陣和向量。在另一些實(shí)施例中，目標(biāo)函數(shù)可利用各種其它優(yōu)化框架(例如，二次規(guī)劃、線 性分式規(guī)劃、非線性規(guī)劃、組合算法等）中的任何框架而生成。
[0264] 在一些實(shí)施例中，步驟1104包括將決策矩陣x公式化?？缑總€(gè)子設(shè)施12-22的負(fù)荷 可以是決策矩陣x中的決策變量。例如，對(duì)于包括制冷器、熱回收制冷器、熱水生成器和熱能 儲(chǔ)存器的中央設(shè)施而言，步驟1104可包括將決策矩陣x公式化為：
[0265] vV. ? Q h r€h > i ier:l ...n> QHeater,t,..nf Q Hot St a ra g
[0266] 其中，版弘通、仏題細(xì)梅決和<3__#"?分別是表示在 優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的n個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處分配給制冷器子設(shè)施16、熱回收制冷器子設(shè)施14、加 熱器子設(shè)施12、熱的TES子設(shè)施20和冷的TES子設(shè)施22的熱能負(fù)荷的n維向量。
[0267] 在一些實(shí)施例中，步驟1104包括生成決策矩陣x以包括表示每個(gè)子設(shè)施的資源消 耗的一個(gè)或多個(gè)決策向量。例如，對(duì)于包括制冷器子設(shè)施的中央設(shè)施而言，步驟1104可包括 生成如下的決策矩陣X:
[0268] X sr- |s m ^Chiliei\watet\X^ n …j
[0269] 其中，11〇^116：1：,616。,1...11和11〇^116：1：,?^6：1：,1...11分別是表不在每個(gè)時(shí)階1<:處制冷器子設(shè)施的 耗電量和耗水量的n維向量。
[0270]步驟1104可包括對(duì)于每個(gè)子設(shè)施12-22向矩陣x增加一個(gè)或多個(gè)資源消耗向量。在 步驟1104中增加的用于給定子設(shè)施的決策向量可表示在優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的每個(gè)時(shí)階k處由該子 設(shè)施消耗的每種資源(例如，水、電、天然氣等)的資源消耗量。例如，如果加熱器子設(shè)施消耗 天然氣、電和水，那么步驟1104可包括增加表示在每個(gè)時(shí)階處加熱器子設(shè)施消耗的天然氣 量的決策向量UHeater, gas, 11、表示在每個(gè)時(shí)階處加熱器子設(shè)施消耗的電量的決策向量 UHeater, elec, l...n、以及表不在每個(gè)時(shí)階處加熱器子設(shè)施消耗的水量的決策向量UHeater, water, l...n。 步驟1104可包括以類似方式增加用于其它子設(shè)施的資源消耗向量。
[0271]在一些實(shí)施例中，步驟1104包括生成成本向量c。生成成本向量c可包括增加與產(chǎn) 生子設(shè)施負(fù)荷所需的資源消耗相關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟(jì)成本。例如，提供如上的決策矩陣X，步驟1104 可包括生成成本向量c如下：
[0272] € ~ 〇技…^walerj...,n ….P'
[0273] 其中，On是指示在每個(gè)時(shí)階處^的直接經(jīng)濟(jì)成本為零的n維零向量，ceiec,i... n 是指示在每個(gè)時(shí)階處的每單位電成本的n維向量，而Cwater,l...n是指示在每個(gè)時(shí)階處的每單位 水成本的n維向量。成本向量將經(jīng)濟(jì)成本與為了產(chǎn)生子設(shè)施負(fù)荷所消耗的資源相關(guān)聯(lián)，而不 是與子設(shè)施負(fù)荷本身相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，~1%, 11和(3_(^11的值是從在步驟1102中 接收到的公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)獲得的公用事業(yè)費(fèi)率。
[0274] 在一些實(shí)施例中，步驟1104包括生成描述不等式約束條件的A矩陣和b向量、以及 描述等式約束條件的H矩陣和g向量。不等式約束條件和等式約束條件可以由不等式約束模 塊146和等式約束模塊148來(lái)生成，如參照?qǐng)D4描述的那樣。例如，步驟1104可包括生成這樣 的不等式約束條件，其將矩陣x中的決策變量約束為小于或等于對(duì)應(yīng)的中央設(shè)施設(shè)備的最 大能力，并且小于或等于熱能儲(chǔ)存的最大充注/排放率。步驟1104可包括生成這樣的不等式 約束條件，其防止將熱能儲(chǔ)存充注到高于最大能力，和/或防止將熱能儲(chǔ)存排放到低于零。 步驟1104可包括生成這樣的等式約束條件，其確保在預(yù)測(cè)窗中的每個(gè)時(shí)階處建筑物用能負(fù) 荷都被滿足。
[0275]在一些實(shí)施例中，步驟1104包括修正目標(biāo)函數(shù)，以考慮未滿足負(fù)荷(例如，如參照 未滿足負(fù)荷模塊150描述的那樣），以考慮到地回路的熱攝取或熱排出（例如，如參照地回路 模塊152描述的那樣），以考慮熱水回路和冷凝水回路之間的熱交換(例如，如參照熱交換器 模塊154描述的那樣），以考慮不是負(fù)荷的簡(jiǎn)單線性函數(shù)的子設(shè)施曲線(例如，如參照子設(shè)施 曲線模塊170描述的那樣），和/或以迫使熱能儲(chǔ)存水箱在預(yù)測(cè)窗結(jié)束時(shí)被注滿(例如，如參 照水箱強(qiáng)注滿模塊160描述的那樣）。修正目標(biāo)函數(shù)可包括修正決策矩陣X、成本向量c、描述 不等式約束條件的A矩陣和b向量、和/或描述等式約束條件的H矩陣和g向量。
[0276] 仍參照?qǐng)D11，處理1100圖示為包括修正目標(biāo)函數(shù)以考慮需求收費(fèi)（步驟1106)。步 驟1106是可選步驟，其可以由需求收費(fèi)模塊156執(zhí)行以考慮可由公用事業(yè)提供商在某些定 價(jià)場(chǎng)景下實(shí)施的需求收費(fèi)。需求收費(fèi)是由有些公用事業(yè)提供商基于可適用的需求收費(fèi)時(shí)段 期間的最大能源消耗率實(shí)施的附加收費(fèi)。例如，需求收費(fèi)可以以每單位功率美元數(shù)的形式 (例如4/kW)提供，并且可乘以需求收費(fèi)時(shí)段期間的峰值電力用量(例如，kW)以計(jì)算需求收 費(fèi)。
[0277] 考慮需求收費(fèi)可包括修正目標(biāo)函數(shù)的各種分量，諸如決策矩陣X、成本函數(shù)c和/或 描述不等式約束條件的A矩陣和b向量。修正的目標(biāo)函數(shù)可定義為：
[0278] 5油和卞~她伽rf出擬化?"化、々)|受制于ax ^ ^ ；
[0279] 其中，Cdemand是可適用的需求收費(fèi)時(shí)段的需求收費(fèi)，而Pelec;,k是在時(shí)階k處中央設(shè)施 和建筑物/園區(qū)的總電力消耗。項(xiàng)ma^P^c^)選擇需求收費(fèi)時(shí)段期間的任何時(shí)間的峰值電 功率消耗。需求收費(fèi) Cd_nd和需求收費(fèi)時(shí)段可由在步驟1102中接收到的公用事業(yè)費(fèi)率信息 定義。
[0280]步驟1106可包括通過(guò)增加新的決策變量辦^而將矩陣矩陣x修正如下：
[0281 ] Xnew-[??? UChiller, elec, l...n ??? UhpChiller, elec, l...n ??? UHeater, elec, l...n ??? Xpeak]
[0282]其中，xpeak是優(yōu)化時(shí)段內(nèi)的峰值電力消耗。步驟1106可包括將成本向量c修正如 下：
[0283] Cnew-[??? Celec, l.'.n ? ? ? Celec, 1...n ? ? ? Celec, 1...n ? ? ? Cdemand]
[0284] 使得需求收費(fèi)Cd_nd乘以峰值電力消耗xpeak。
[0285] 步驟1106可包括生成和/或施加不等式約束條件以確保峰值電力消耗Xpeak大于或 等于優(yōu)化時(shí)段中的每個(gè)時(shí)階的最大電需求量。即：
[0286] xpeok > 4-
[0287] 該不等式約束條件可以通過(guò)如下地定義A矩陣和b向量而表示在線性優(yōu)化框架中：
[0288] A=[-" [Ih] ??? [Ih] ??? [Ih] ??? ~1] ,b = -Pelec,campus,k
[0289] 步驟1106可包括生成和/或施加不等式約束條件以確保在需求收費(fèi)時(shí)段期間峰值 電力消耗決策變量Xpeak大于或等于其先前值 Xpe3ak,pre3V1_。該不等式約束條件可以通過(guò)如下 地定義A矩陣和b向量而表示在線性優(yōu)化框架中：
[0290] A=[--- -l],b = -Xpeak,previous
[0291] 有利地，在步驟1106中對(duì)決策變量矩陣x、成本向量c和不等式約束條件的修正可 允許將目標(biāo)函數(shù)寫(xiě)成下面的線性形式：
[0292] 沿§ ni.叫:義顧.t']-說(shuō)g X 十 C伽賊!s.攻 .X ,x. ；
[0293] 目標(biāo)函數(shù)的該線性形式可用在線性優(yōu)化框架中。
[0294] 在一些實(shí)施例中，步驟1106包括將權(quán)重因子施加到目標(biāo)函數(shù)的消耗項(xiàng)和需求收費(fèi) 項(xiàng)中的至少一個(gè)。例如，前面的等式中書(shū)寫(xiě)的目標(biāo)函數(shù)具有在不同時(shí)間段上的分量。消耗項(xiàng) cTx是在消耗時(shí)段上，而需求收費(fèi)項(xiàng)Cd_ndxpeak是在需求收費(fèi)時(shí)段上。為了在增大需求收費(fèi)與 增大能源消耗成本之間恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行權(quán)衡，步驟1106可包括施加權(quán)重因子到需求收費(fèi)項(xiàng)和/ 或消耗項(xiàng)。例如，步驟1106可包括將消耗項(xiàng)c Tx除以消耗時(shí)段的持續(xù)時(shí)間h(即，當(dāng)前時(shí)間和 時(shí)間范圍之間的時(shí)間段)并且乘以當(dāng)前需求收費(fèi)時(shí)段中剩余的時(shí)間量d de?and，以使得整個(gè)目 標(biāo)函數(shù)在需求收費(fèi)時(shí)段上。新的優(yōu)化函數(shù)可給出如下：
[0296]其等價(jià)于：
[0298] 新優(yōu)化函數(shù)的后一種形式具有僅調(diào)整函數(shù)的一個(gè)項(xiàng)而非若干項(xiàng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0299] 仍參照?qǐng)D11，處理1100圖示為包括修正目標(biāo)函數(shù)以考慮負(fù)荷變化懲罰（步驟 1108)。步驟1108是可選步驟，其可由負(fù)荷變化懲罰模塊158執(zhí)行以考慮改變分配給每個(gè)子 設(shè)施的負(fù)荷的成本。在一些實(shí)例中，從資源消耗的角度來(lái)看的最低成本解可能涉及僅在幾 個(gè)時(shí)階內(nèi)將子設(shè)施從斷開(kāi)變?yōu)槿?fù)荷并且再回到斷開(kāi)。然而，由于快速改變子設(shè)施負(fù)荷的 各種負(fù)面影響(例如，增加的設(shè)備劣化），所以以這種方式運(yùn)行中央設(shè)施可能是不期望的，尤 其是當(dāng)所節(jié)省的成本相對(duì)極小(例如，幾美分或美元)時(shí)。
[0300] 步驟1108可包括修正目標(biāo)函數(shù)以引入對(duì)快速改變子設(shè)施負(fù)荷的懲罰。在一些實(shí)施 例中，步驟1108包括通過(guò)為每個(gè)子設(shè)施增加新的決策向量來(lái)修正決策矩陣x。新的決策向量 表示從一個(gè)時(shí)階到下一個(gè)時(shí)階每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施負(fù)荷變化。例如，步驟1108可包括如下 地修正決策矩陣X:
[0301]
[0302] 其中，Schiller, 1...11、5[1]：(^116：1：,1...11和5[163(6：1：,1...11分別是表不相對(duì)于先前的時(shí)階1<-1在每 個(gè)時(shí)階k處的、對(duì)于^_ ^ 和n的子設(shè)施負(fù)荷的變化。
[0303] 步驟1108可包括修正成本向量c以增加與改變子設(shè)施負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的成本。例如，步 驟1108可包括如下地修正成本向量c:
[0304] C-['" On On On CSChiller, 1- -n CShrChiller, 1- -n CSHeater, l---n]
[0305]步驟1108可包括增加約束條件，以使得每個(gè)負(fù)荷變化變量S不能小于對(duì)應(yīng)的子設(shè) 施負(fù)荷$的變化。例如，用于制冷器子設(shè)施的增加的約束條件可具有如下形式：
[0307]其中，是在先前時(shí)階處的&M;s.的值?？梢詾槊總€(gè)子設(shè)施12-22增加類似的 約束條件。由步驟1108增加的約束條件可要求負(fù)荷變化變量S大于或等于對(duì)應(yīng)的子設(shè)施負(fù) 荷的當(dāng)前值$與子設(shè)施負(fù)荷的先前值之間的差值的大小。
[0308] 仍參照?qǐng)D11，處理1100圖示為包括受制于一組約束條件在優(yōu)化時(shí)段上優(yōu)化目標(biāo)函 數(shù)，以確定多組中央設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)用能負(fù)荷分配(步驟1110)。該組約束條件可包括在 步驟1104、1106和/或1108中公式化的不等式約束條件和等式約束條件。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)可包 括確定使成本函數(shù)cTx最小化的最優(yōu)決策矩陣x*。最優(yōu)決策矩陣x*可對(duì)應(yīng)于(對(duì)優(yōu)化時(shí)段內(nèi) 的每個(gè)時(shí)階k)最小化高層級(jí)成本函數(shù)Jhl的最優(yōu)決策巧z,如參照?qǐng)D3描述的那樣。
[0309] 步驟1110可包括使用各種線性優(yōu)化技術(shù)中的任何技術(shù)來(lái)確定最優(yōu)決策矩陣。例 如，步驟1110可包括使用基礎(chǔ)交換算法(例如，單純型算法、縱橫交叉型算法等）、內(nèi)點(diǎn)算法 (例如，橢球算法、投影算法、路徑跟蹤算法等）、覆蓋和填充算法、整數(shù)規(guī)劃算法(例如，切割 設(shè)施算法、分支限界算法、分支切割算法、分支定價(jià)算法等）、或者任何其它類型的線性優(yōu)化 算法或技術(shù)來(lái)求解受制于優(yōu)化約束條件的最優(yōu)決策矩陣。對(duì)于使用非線性優(yōu)化的實(shí)施例， 步驟1110可包括使用各種非線性優(yōu)化技術(shù)中的任何技術(shù)來(lái)求解最優(yōu)決策矩陣。步驟1110的 結(jié)果可以是對(duì)于每個(gè)時(shí)階k在多組子設(shè)施設(shè)備(即，多個(gè)子設(shè)施)上的最優(yōu)用能負(fù)荷分配。
[0310] 仍參照?qǐng)D11，處理1100圖示為包括使用最優(yōu)用能負(fù)荷分配來(lái)確定中央設(shè)施設(shè)備的 各個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)(步驟1112)。在一些實(shí)施例中，步驟1112由低層級(jí)優(yōu)化模塊132執(zhí) 行，如參照?qǐng)D2-4描述的那樣。例如，步驟1112可包括使用在步驟1110中確定的子設(shè)施負(fù)荷 來(lái)確定中央設(shè)施設(shè)備的最優(yōu)低層級(jí)決策巧例如，二元通/斷決策、流量設(shè)定點(diǎn)、溫度設(shè)定 點(diǎn)等）。在一些實(shí)施例中，針對(duì)多個(gè)子設(shè)施中的每個(gè)子設(shè)施執(zhí)行步驟1112。
[0311] 步驟1112可包括確定要使用每個(gè)子設(shè)施的哪些裝置和/或用于這些裝置的運(yùn)行設(shè) 定點(diǎn)，所述運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)將取得子設(shè)施負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)，同時(shí)最小化能源消耗。步驟1112中執(zhí)行的 低層級(jí)優(yōu)化可利用下面的等式來(lái)描述：
[0312] ^
[0313] 其中，私包含最優(yōu)低層級(jí)決策，而Ja是低層級(jí)成本函數(shù)。
[0314] 為了尋找最優(yōu)低層級(jí)決策咬，步驟1112可包括最小化低層級(jí)成本函數(shù)JLL。低層級(jí) 成本函數(shù)Jll可表示可應(yīng)用的子設(shè)施中的所有設(shè)備的總能源消耗。低層級(jí)成本函數(shù)Jll可利 用下面的等式來(lái)描述： N
[°315] III (hi) ~ ^ ts'
[O316]其中，N是子設(shè)施中的裝置數(shù)量，ts是時(shí)階的持續(xù)時(shí)間，bj是二元通/斷決策(例如，0 =斷開(kāi)，1=接通），而叫是裝置j因變于設(shè)定點(diǎn)使用的能源。每個(gè)裝置可具有連續(xù)變量，其 可以被改變以確定用于總輸入條件的最低可能能源消耗。
[0317]在一些實(shí)施例中，步驟1112包括最小化低層級(jí)成本函數(shù)Jll，低層級(jí)成本函數(shù)Jll受 制于基于子設(shè)施設(shè)備的能力的不等式約束條件和基于能量和質(zhì)量平衡的等式約束條件。在 一些實(shí)施例中，最優(yōu)低層級(jí)決策私受切換約束條件的約束，切換約束條件定義在二元通/ 斷切換之后將裝置維持在接通或斷開(kāi)狀態(tài)的短時(shí)間范圍。切換約束條件可防止裝置在接通 和斷開(kāi)之間快速循環(huán)。
[0318] 步驟1112可包括確定用于中央設(shè)施設(shè)備的多個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)(例如，接通 或斷開(kāi)）。根據(jù)一示例性實(shí)施例，通/斷組合可利用二元優(yōu)化和二次補(bǔ)償來(lái)確定。二元優(yōu)化可 最小化表示可應(yīng)用的子設(shè)施中的裝置的電力消耗的成本函數(shù)。在一些實(shí)施例中，使用非窮 盡性的（即，并非全部潛在的裝置組合都被考慮）二元優(yōu)化。二次補(bǔ)償可在考慮其電力消耗 是二次(而不是線性的）的裝置時(shí)被使用。
[0319] 步驟1112可包括利用非線性優(yōu)化來(lái)確定設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。非線性優(yōu)化可識(shí) 別進(jìn)一步最小化低層級(jí)成本函數(shù)Jll的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，步驟1112包括提供通/ 斷決策和設(shè)定點(diǎn)給建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)108以供在控制中央設(shè)施設(shè)備60時(shí)使用。
[0320] 在各種示例性實(shí)施例中顯示的系統(tǒng)和方法的構(gòu)造和布置僅是示例性的。雖然在本 公開(kāi)中僅詳細(xì)描述了幾個(gè)實(shí)施例，但是許多變型是可行的（例如，各種元件的大小、維度、結(jié) 構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)值、安裝布置、材料使用、取向等的變化）。例如，元件的位置可顛倒或 以其它方式變化，分立元件或位置的性質(zhì)或數(shù)量可以改變或變化。因此，所有這樣的變型旨 在被涵蓋在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。任何處理或方法步驟的順序或次序可以根據(jù)替代實(shí)施例而變 化或者重新排序。可以在示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和布置中作出其它替代、修正、變 化和省略而不偏離本公開(kāi)的范圍。
[0321] 本公開(kāi)構(gòu)思了用于實(shí)現(xiàn)各種操作的方法、系統(tǒng)和存儲(chǔ)器或其它機(jī)器可讀介質(zhì)上的 程序產(chǎn)品。本公開(kāi)的實(shí)施例可以利用已有的計(jì)算機(jī)處理器實(shí)施，或者由用于適當(dāng)系統(tǒng)的、用 于本目的或其它目的而被包括的專用計(jì)算機(jī)處理器實(shí)施，或者由硬連線系統(tǒng)實(shí)施。本公開(kāi) 的范圍內(nèi)的實(shí)施例包括程序產(chǎn)品或存儲(chǔ)器，所述程序產(chǎn)品或存儲(chǔ)器包括承載或具有存儲(chǔ)在 其上的機(jī)器可運(yùn)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣的機(jī)器可讀介質(zhì)可以是任何可得介質(zhì)，其可以被 通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或帶處理器的其它機(jī)器訪問(wèn)。作為示例，這樣的機(jī)器可讀介質(zhì)可包括 1^1、如11、￡?1?(通、￡￡?1?011丄0-1?(觀或其它光盤(pán)儲(chǔ)存器、磁盤(pán)儲(chǔ)存器或其它磁儲(chǔ)存裝置、或能用 于承載或儲(chǔ)存機(jī)器可運(yùn)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的所需程序代碼并且能被通用或?qū)Ｓ糜?jì)算 機(jī)或帶處理器的其它機(jī)器訪問(wèn)的任何其它介質(zhì)。上述的組合也包括在機(jī)器可讀介質(zhì)的范圍 內(nèi)。機(jī)器可運(yùn)行指令包括例如使通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚頇C(jī)器執(zhí)行某種功能或 某組功能的指令和數(shù)據(jù)。
[0322]雖然附圖可現(xiàn)實(shí)方法步驟的特定順序，但是步驟的順序可以不同于附圖所示。兩 個(gè)或更多步驟同樣可以同時(shí)執(zhí)行或者部分同時(shí)地執(zhí)行。這樣的變化將取決于所選擇的軟件 和硬件系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)選擇。所有這樣的變化都在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。類似地，可以用標(biāo)準(zhǔn)編程 技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)施方式，所述標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)具有基于規(guī)則的邏輯和其它邏輯以實(shí)現(xiàn)各種連 接步驟、處理步驟、比較步驟和決策步驟。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種中央設(shè)施的優(yōu)化系統(tǒng)，所述中央設(shè)施配置為向建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)，所述 優(yōu)化系統(tǒng)包括： 處理電路，配置為接收負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)指示優(yōu) 化時(shí)段中的多個(gè)時(shí)階的建筑物用能負(fù)荷，所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)指示在所述多個(gè)時(shí)階中的 每個(gè)時(shí)階處由所述中央設(shè)施的設(shè)備消耗來(lái)為所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種 資源的價(jià)格;以及 高層級(jí)優(yōu)化模塊，配置為生成目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)因變于在所述多個(gè)時(shí)階中的每 個(gè)時(shí)階處的所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)和由所述中央設(shè)施設(shè)備消耗的一種或多種資源的量表 示所述優(yōu)化時(shí)段上運(yùn)行所述中央設(shè)施的總財(cái)務(wù)成本， 其中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為受制于對(duì)所述中央設(shè)施設(shè)備的負(fù)荷等式約束條件和 能力約束條件，在所述優(yōu)化時(shí)段上優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)，以確定在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí) 階處，所述建筑物用能負(fù)荷在所述多組中央設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)分配。2. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊使用線性規(guī)劃來(lái)生成和優(yōu) 化所述目標(biāo)函數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)函數(shù)包括： 包含成本變量的成本向量，所述成本變量表示與在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處由所 述中央設(shè)施設(shè)備消耗來(lái)對(duì)所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種資源中的每種資源 相關(guān)聯(lián)的財(cái)務(wù)成本;以及 包含負(fù)荷變量的決策矩陣，所述負(fù)荷變量表示在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處用于所 述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組的用能負(fù)荷，其中所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為確定所述決 策矩陣中的負(fù)荷變量的最優(yōu)值。4. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 所述中央設(shè)施包括多個(gè)子設(shè)施;且 所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子設(shè)施之一。5. 如權(quán)利要求4所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 所述多個(gè)子設(shè)施包括熱的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施和冷的熱能儲(chǔ)存子設(shè)施中的至少一個(gè);且 所述熱能儲(chǔ)存子設(shè)施配置為儲(chǔ)存在所述多個(gè)時(shí)階中的一個(gè)時(shí)階生成的熱能以供在所 述多個(gè)時(shí)階中的另一個(gè)時(shí)階中使用。6. 如權(quán)利要求4所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為： 生成用于所述多個(gè)子設(shè)施中的每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施曲線，其中每條子設(shè)施曲線指示所 述多個(gè)子設(shè)施之一的資源消耗和負(fù)荷產(chǎn)生之間的關(guān)系； 使用所述子設(shè)施曲線來(lái)公式化子設(shè)施曲線約束條件；以及 受制于所述子設(shè)施曲線約束條件來(lái)優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)。7. 如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中，生成所述子設(shè)施曲線包括以下各項(xiàng)中的至少一 項(xiàng)： 將非線性子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為包括一個(gè)或多個(gè)分段式線性片段的線性子設(shè)施曲線；以及 將非凸子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為凸子設(shè)施曲線。8. 如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化系統(tǒng)，其中，生成所述子設(shè)施曲線包括： 接收基于與子設(shè)施對(duì)應(yīng)的一組設(shè)備的制造商數(shù)據(jù)的初始子設(shè)施曲線；以及 使用來(lái)自所述中央設(shè)施的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)更新所述初始子設(shè)施曲線。9. 一種用于中央設(shè)施的級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)，所述中央設(shè)施配置為對(duì)建筑物用能負(fù)荷提供服 務(wù)，所述級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)包括： 中央設(shè)施控制器，配置為使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃來(lái)將所述中央設(shè)施的優(yōu)化問(wèn)題劃分成高層級(jí)優(yōu) 化和低層級(jí)優(yōu)化； 高層級(jí)優(yōu)化模塊，配置為執(zhí)行所述高層級(jí)優(yōu)化，其中所述高層級(jí)優(yōu)化包括確定建筑物 用能負(fù)荷在多組中央設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)分配;以及 低層級(jí)優(yōu)化模塊，配置為執(zhí)行所述低層級(jí)優(yōu)化，其中所述低層級(jí)優(yōu)化包括確定所述多 組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組內(nèi)的各個(gè)裝置的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。10. 如權(quán)利要求9所述的級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 由所述高層級(jí)優(yōu)化模塊確定的所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配優(yōu)化在優(yōu)化時(shí)段上運(yùn) 行所述中央設(shè)施的財(cái)務(wù)成本;且 由所述低層級(jí)優(yōu)化模塊確定的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化由所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè) 組消耗的能源的量，以取得由所述高層級(jí)優(yōu)化模塊確定的所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分 配。11. 如權(quán)利要求9所述的級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 所述低層級(jí)優(yōu)化模塊配置為生成用于多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組的子設(shè)施曲線，其 中每條子設(shè)施曲線指示所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的一個(gè)組的資源消耗和負(fù)荷產(chǎn)生之間的 關(guān)系;且 所述高層級(jí)優(yōu)化模塊配置為使用所述子設(shè)施曲線來(lái)公式化子設(shè)施曲線約束條件，并且 受制于所述子設(shè)施曲線約束條件來(lái)確定所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配。12. -種用于優(yōu)化中央設(shè)施中的成本的方法，所述中央設(shè)施配置為對(duì)建筑物用能負(fù)荷 提供服務(wù)，所述方法包括： 在中央設(shè)施優(yōu)化系統(tǒng)的處理電路處接收負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)，所述負(fù)荷 預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)指示優(yōu)化時(shí)段中的多個(gè)時(shí)階的建筑物用能負(fù)荷，所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)指示在所 述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處由所述中央設(shè)施的設(shè)備消耗來(lái)為所述建筑物用能負(fù)荷提供服 務(wù)的一種或多種資源的價(jià)格； 由所述中央設(shè)施優(yōu)化系統(tǒng)的高層級(jí)優(yōu)化模塊生成目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)因變于在所 述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處的所述公用事業(yè)費(fèi)率數(shù)據(jù)和由所述中央設(shè)施設(shè)備消耗的一種 或多種資源的量表示所述優(yōu)化時(shí)段上運(yùn)行所述中央設(shè)施的總財(cái)務(wù)成本;以及 由所述高層級(jí)優(yōu)化模塊受制于對(duì)所述中央設(shè)施設(shè)備的負(fù)荷等式約束條件和能力約束 條件，在所述優(yōu)化時(shí)段上優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)，以確定在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處，所述 建筑物用能負(fù)荷在所述多組中央設(shè)施設(shè)備上的最優(yōu)分配。13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述高層級(jí)優(yōu)化模塊使用線性規(guī)劃來(lái)生成和優(yōu)化 所述目標(biāo)函數(shù)。14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述目標(biāo)函數(shù)包括： 包含成本變量的成本向量，所述成本變量表示與在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處由所 述中央設(shè)施設(shè)備消耗來(lái)對(duì)所述建筑物用能負(fù)荷提供服務(wù)的一種或多種資源中的每種資源 相關(guān)聯(lián)的財(cái)務(wù)成本;以及 包含負(fù)荷變量的決策矩陣，所述負(fù)荷變量表示在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處所述多 組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組的用能負(fù)荷，其中優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)包括確定用于所述決策矩 陣中的負(fù)荷變量的最優(yōu)值。15. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括： 使用所述中央設(shè)施設(shè)備的所述建筑物用能負(fù)荷和能力限制來(lái)生成所述負(fù)荷等式約束 條件和所述能力約束條件， 其中，所述負(fù)荷等式約束條件確保所述最優(yōu)分配在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處都滿 足所述建筑物用能負(fù)荷;且 所述能力約束條件確保所述多組中央設(shè)施設(shè)備在所述多個(gè)時(shí)階中的每個(gè)時(shí)階處都運(yùn) 行在所述能力限制以內(nèi)。16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中： 所述中央設(shè)施包括多個(gè)子設(shè)施;且 所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)子設(shè)施之一。17. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括： 生成用于所述多個(gè)子設(shè)施中的每個(gè)子設(shè)施的子設(shè)施曲線，其中每條子設(shè)施曲線指示所 述多個(gè)子設(shè)施中的一個(gè)子設(shè)施的資源消耗和負(fù)荷產(chǎn)生之間的關(guān)系； 使用所述子設(shè)施曲線來(lái)公式化子設(shè)施曲線約束條件；以及 受制于所述子設(shè)施曲線約束條件來(lái)優(yōu)化所述目標(biāo)函數(shù)。18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，生成所述子設(shè)施曲線包括以下各項(xiàng)中的至少一 項(xiàng)： 將非線性子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為包括一個(gè)或多個(gè)分段式線性片段的線性子設(shè)施曲線；以及 將非凸子設(shè)施曲線轉(zhuǎn)換為凸子設(shè)施曲線。19. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述中央設(shè)施優(yōu)化系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃來(lái)將用于優(yōu) 化成本的所述方法劃分成高層級(jí)優(yōu)化和低層級(jí)優(yōu)化； 其中，所述高層級(jí)優(yōu)化包括確定所述建筑物用能負(fù)荷在所述多組中央設(shè)施設(shè)備上的最 優(yōu)分配;且 其中，所述低層級(jí)優(yōu)化包括確定所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組內(nèi)的各個(gè)裝置的最 優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配優(yōu)化在所述優(yōu)化 時(shí)段上運(yùn)行所述中央設(shè)施的財(cái)務(wù)成本;且 其中，所述最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化由所述多組中央設(shè)施設(shè)備中的每個(gè)組消耗的能源的量， 以取得所述建筑物用能負(fù)荷的最優(yōu)分配。21. -種中央設(shè)施的優(yōu)化系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1至8中的任意一個(gè)技術(shù)特征或者技術(shù)特 征的任意組合。22. -種用于中央設(shè)施的級(jí)聯(lián)優(yōu)化系統(tǒng)，包括權(quán)利要求9至11中的任意一個(gè)技術(shù)特征或 者技術(shù)特征的任意組合。23. -種用于優(yōu)化中央設(shè)施中的成本的方法，包括權(quán)利要求12至20中的任意一個(gè)技術(shù) 特征或者技術(shù)特征的任意組合。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK105929687SQ201610107795
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日
【發(fā)明人】邁克爾·J·文策爾, 羅伯特·D·特尼, 柯克·H·德雷斯, 馬修·J·阿斯穆斯
【申請(qǐng)人】約翰遜控制技術(shù)公司