【Applied Energy最新原创论文】基于分布式自治组织的定制化智能建筑最优能量管理

学术   2024-10-01 18:30   美国  

原文信息

Customized decentralized autonomous organization based optimal energy management for smart buildings

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261924016064

Highlights

(1) 首次提出了一种基于分布式自治组织的定制化智能建筑能量管理框架。

(2) 充分考虑了主体的参与意愿,设计了两阶段偏好满足机制。

(3) 提出了一种能抵抗建筑间潜在通信故障的分布式优化算法。

摘要

随着城市化水平和分布式能源渗透率的飞速增长,智能建筑逐渐从传统被动的能源消费者转变为产消者。在此背景下,实现智能建筑群的最优能量管理,减少其对公共电网的依赖及上游碳排放成为迫切问题。本文首次提出了一种基于分布式自治组织的定制化智能建筑能量管理框架,并特别设计了考虑点对点能量共享的日前电力调度机制。为促进能量的本地消纳,并尊重参与者的特殊需求,本文设计了两阶段的偏好满足机制。此外,针对实际运行中的通信失败风险,本文提出了一种抵抗建筑间潜在通信故障的分布式优化算法,有效保护了参与者的隐私。算例分析表明,本文提出的调度机制能够降低约33.7%的智能建筑群运行成本,所提出的算法在通信故障下仍能有效收敛,验证了所提框架的可行性和实用性。

Abstract

In recent years, the unprecedented rising urbanization level and proliferation of distributed energy sources (DES) are motivating the transition of smart building from consumer to prosumer. In the context of mitigating upstream emission via reducing reliance on utility grids, the key challenge becomes realizing autonomous and economically optimal energy management within smart buildings. This paper innovatively proposes a Decentralized Autonomous Organization (DAO)-based energy management framework for smart buildings, where the mechanism of day-ahead scheduling DAO considering peer-to-peer (P2P) energy sharing is specifically investigated. Besides, a sequential preference satisfaction mechanism is designed to customize participants’ special demands, thereby achieving effective energy matching. Considering potential communication failures between buildings in practical operations, this study develops a communication failure robust distributed algorithm to minimize operational costs and safeguard building’s privacy. Extensive numerical studies for highly DES penetrated smart buildings successfully offers an operation cost reduction of 33.7% when considering preference satisfaction and P2P energy sharing in the day-ahead scheduling problem. Simulation results also demonstrates that the algorithm in this work excels in resisting potential communication failure during operation.


Keywords

Smart Building

Peer-to-peer Energy Sharing

Preference Satisfaction 

Communication Robust 

Day-ahead Scheduling

Decentralized Autonomous Organization 

Graphics


Fig. 1. DAO-based Energy Management Framework for Smart Buildings.


Fig. 2. IEEE-15 Nodes Distribution Network.


Fig. 3. Optimal Scheduling Results Before Energy Sharing.


Fig. 4. Optimal Scheduling Results After Energy Sharing.


Fig. 5. Utility Trading Results Comparison.


Fig. 6. Preference-driven Energy Sharing Strategies.

Fig. 7. Energy Sharing Strategies Without Preference.

作者简介

团队介绍:

本研究由香港理工大学、香港理工大学深圳研究院、香港理工大学智慧能源研究院的研究人员共同完成。

通讯作者简介:

许昭,博士,香港理工大学教授,博士生导师,担任香港理工大学电力系统和智能微电网实验室主任、香港理工大学-中国南方电网联合研究院副院长、IEEE PES Joint Chapter主席。主要研究方向为电力系统运行与控制、概率预测、电力市场以及人工智能。

第一作者简介:

丁奕博,香港理工大学博士研究生。主要研究方向为电力系统优化、能源交易、低碳转型等。

关于Applied Energy

本期小编:余佩佩;审核人:丁奕博

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