原文信息：
Power control of latent heat thermal energy storage units using a model-based predictive strategy
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.125220
Highlights
• 对潜热蓄能系统(LHTES)充放能功率的控制进行了开创性的研究
• 建立了LHTES 充放能速率的非线性MPC框架
• 利用扩展卡尔曼滤波技术(EKF)精确估计非线性模型状态
• 模型预测控制(MPC)策略可精确调节LHTES充放功率至设定值
Abstract
Latent heat thermal energy storage (LHTES) is used in buildings to enhance building energy flexibility, such as peak load clipping or flexible load shaping. In previous practice, the charging and discharging of LHTES units is always performed according to a predefined schedule, whether fully charged or fully discharged during a given period, lacking accurate control of their charging and discharging rates or power control. As accurate power control becomes important for unlocking building energy flexibility when thermal storage becomes an active player in balancing thermal supply and load demand, this paper explores the issue of power control of LHTES units, aiming to develop an efficient method to control LHTES units to track a desired reference of charging or discharging rates. Several challenging issues are addressed, including modelling and controlling subject to LHTES units nonlinear thermal-hydraulic dynamics and non-uniform temperature distribution. Case studies were carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed power control strategy, which showed that with the assistance of a Kalman filter-based state observer, the proposed strategy could successfully control the charging and discharging process of LHTES units to track predefined charging or discharging power profiles.
Keywords
Phase change material
Thermal power control
Model-based predictive control
Energy flexibility
Graphics
图1 论文图形摘要
图2 基于模型的预测控制策略运行时序图
图3 相变蓄能系统Q2D VRC模型
图4 控制算法流程图（a）基于扩展卡尔曼滤波技术的相变蓄能模型状态估计（b）模型预测控制
图5 相变蓄冷实验测试系统（a）实验测试平台（b）相变蓄冷装置示意图（c）相变蓄冷单元
图6 相变蓄冷系统SoC估计实验验证
图7 采用基于模型的预测控制策略与传统控制(PI控制)效果对比（a）放冷功率（b）放冷流量（c）充冷功率（d）充冷流量
通信作者简介：
黄公胜，博士，教授，香港城市大学建筑学与土木工程学系，现带领团队从事辐射空调、相变蓄能、空调优化控制等研究，在低温辐射空调供冷、相变蓄冷预测控制，建筑能源系统鲁棒及预测控制等方面取得多项研究成果，在Cell Reports Physical Science、Building and Environment、Energy、Applied Energy等期刊上发表论文超过110篇，并多次受邀报告。
第一作者简介：
万航，博士，香港城市大学博士后研究员，从事相变蓄能优化与控制，建筑围护结构传热传湿，空调系统优化控制领域研究。在Applied Energy、Building and Environment和Energy等期刊发表一作/通讯论文9篇，多次在国际学术会议作报告并获得最佳口头报告奖。
课题组介绍：
本研究由香港城市大学建筑学及土木工程学系、先进设计及系统工程学系，香港理工大学建筑环境及能源工程学系的研究人员共同完成。
关于Applied Energy
本期小编：彭维珂；审核人：董增澳
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