一种用户能源中心运耗能本控制的方法及系统与流程

本发明涉及电力系统运行优化领域，特别涉及一种用户能源中心耗能成本控制的方法及系统。

背景技术：

以能源互联网为核心技术的第三次工业革命可以改变能源利用方式，促进多种一次能源与电能及各类终端能源在由多个能源网络组成的复杂系统中深度融合，推动社会与环境可持续发展。在能源供应侧，天然气网络、电力系统等能源网络都是能源互联网的重要组成部分；在能源需求侧，信息技术的变革使得能源互联网背景下的能量管理更为灵活，能量管理系统除了能够对电力柔性负荷进行控制之外，还能够在电、气等多种能源形式之间选择替代。

能源中心是一种将能源供应侧和需求侧连接在一起，描述多能源系统中能源供应、负荷需求、网络之间交换、模块间耦合关系的输入-输出端口模型。在能源中心内部，能源或者被负荷消耗，或者转化为其它形式。在能源需求侧，用户耗能占有相当大的比重；用户通常从电力系统买电，从天然气系统买气，并通过一系列能源转化装置对电力或天然气进行转化，以满足自身冷/热需求和电需求。可采用能源中心概念来描述用户中多种能源输入-输出的耦合关系，即所谓的用户能源中心(UEH)。

微型冷热电联产mCCHP是由mCHP拓展的一种分布式供能系统，通过增加制冷机模块，能够同时满足单/多个用户或小型办公楼制冷/制热和用电的需求。与以往热能和电能分开供应的方式相比，mCCHP在消耗能源的地方生产能源，可以避免远距离传输带来的能量损耗，更加经济和环保。mCCHP输出的电力在被UEH使用后如有剩余，则可以出售给电网公司以获得收益；当mCCHP输出的电力不够满足用户负荷时，则需要从电网公司买电。到目前为止，尚无基于mCCHP并考虑制冷/制热负荷等影响的UEH运行优化的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用户能源中心耗能成本控制的方法及系统，在同时考虑冷/热负荷和温度舒适度的同时使得用户能源中心从电网公司和天然气公司购买的能源费用之和最小。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用户能源中心耗能成本控制的方法，包括：

根据用户对各负荷的使用需求参数信息，建立电负荷的各类型设备及热负荷的各类型设备的数学模型；

建立温度舒适度计算模型，得到舒适温度区间；

将所述舒适温度区间作为约束条件，根据所述数学模型，确定耗能成本目标函数；

计算耗能成本目标函数在设定周期内的最小值，实现对用户能源中心耗能成本控制。

其中，根据用户对各负荷的使用需求参数信息，建立电负荷的各类型设备及热负荷的各类型设备的数学模型，包括：

根据用户对各负荷的使用需求参数信息及负荷特性，建立温度控制型电负荷的数学模型，刚性负荷的数学模型，柔性负荷的数学模块，电动车辆负荷的数学模型，热水负荷的数学模型，空气制热/制冷负荷的数学模型，电气可转换的数学模型。

其中，建立温度舒适度计算模型，得到舒适温度区间，包括：

确定PMV指标的范围；

根据所述范围，利用温度舒适度计算模型确定舒适温度区间；

其中，PMV指标表示温度最舒适状态，x为温度值。

其中，所述耗能成本目标函数为

其中，和分别为时刻t的气价和电价，为时刻t用户消耗电网公司的电功率或出售给电网公司的电功率，f_t^CCHP为时刻t的能源转化设备mCCHP消耗天然气的速率。

其中，计算耗能成本目标函数在设定周期内的最小值，包括：

将耗能成本目标函数对时刻t的mCCHP输出的电功率进行求导得到其中，和分别为时刻t的气价和电价，κ_gas为天然气的热值，η_e和η_h分别为mCCHP的电转化效率和热转化效率；

当时,通过mCCHP燃烧天然气的发电成本会使用户能源管理系统成本降低；

当时,通过mCCHP燃烧天然气发电会导致用户能源管理系统成本增加。

其中，所述mCCHP的制冷方式的选取，包括：

在电价低于第一预定值的时段,调度电动式制冷机制冷，且在电动式制冷机制冷功率不足时,方调度吸收式制冷机制冷；

在电价高于第二预定值的时段,调度吸收式制冷机制冷。

本发明还提供一种用户能源中心耗能成本控制的系统，包括：

负荷建模模块，用于根据用户对各负荷的使用需求参数信息，建立电负荷的各类型设备及热负荷的各类型设备的数学模型；

舒适温度区间获取模块，用于建立温度舒适度计算模型，得到舒适温度区间；

目标函数模块，用于将所述舒适温度区间作为约束条件，根据所述数学模型，确定耗能成本目标函数；

成本控制模块，用于计算耗能成本目标函数在设定周期内的最小值，实现对用户能源中心耗能成本控制。

其中，所述舒适温度区间获取模块包括：

PMV指标单元，用于确定PMV指标的范围；

舒适温度区间获取单元，用于根据所述范围，利用温度舒适度计算模型确定舒适温度区间；

其中，PMV指标表示温度最舒适状态，x为温度值。

其中，所述耗能成本目标函数为

其中，和分别为时刻t的气价和电价，为时刻t用户消耗电网公司的电功率或出售给电网公司的电功率，f_t^CCHP为时刻t的能源转化设备mCCHP消耗天然气的速率。

其中，所述成本控制模块包括：

求导单元，用于将耗能成本目标函数对时刻t的mCCHP输出的电功率进行求导得到其中，和分别为时刻t的气价和电价，κ_gas为天然气的热值，η_e和η_h分别为mCCHP的电转化效率和热转化效率；

成本控制单元，用于当时,通过mCCHP燃烧天然气的发电成本会使用户能源管理系统成本降低；当时,通过mCCHP燃烧天然气发电会导致用户能源管理系统成本增加。

本发明所提供的用户能源中心耗能成本控制的方法，包括：根据用户对各负荷的使用需求参数信息，建立电负荷的各类型设备及热负荷的各类型设备的数学模型；建立温度舒适度计算模型，得到舒适温度区间；将所述舒适温度区间作为约束条件，根据所述数学模型，确定耗能成本目标函数；计算耗能成本目标函数在设定周期内的最小值，实现对用户能源中心耗能成本控制；可见，该方法在同时考虑冷/热负荷和温度舒适度的同时使得用户能源中心从电网公司和天然气公司购买的能源费用之和最小；本发明还通过了一种用户能源中心耗能成本控制的系统，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的用户能源中心耗能成本控制的方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的用户能源中心架构示意图；

图3为本发明实施例所提供的冬季某典型日mCCHP输出的热功率曲线图；

图4为本发明实施例所提供的空气制冷功率曲线图；

图5为本发明实施例所提供的夏季某典型日mCCHP输出的热功率曲线图；

图6为本发明实施例所提供的用户能源中心耗能成本控制的系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用户能源中心耗能成本控制的方法及系统，在同时考虑冷/热负荷和温度舒适度的同时使得用户能源中心从电网公司和天然气公司购买的能源费用之和最小。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的用户能源中心耗能成本控制的方法的流程图；该方法可以包括：

S100、根据用户对各负荷的使用需求参数信息，建立电负荷的各类型设备及热负荷的各类型设备的数学模型；

其中，各种负荷都可以归属为电负荷和热负荷中，如用户能源中心(User Energy Hub,UEH)可用多种能源输入输出和转化的模型来描述。UEH的输入为电能和天然气，能源转化设备为mCCHP，主要包含微型燃气轮机、热回收装置、储热装置、制冷机、储水箱、换热设备等六部分，如附图2所示。当用户用电负荷超过mCCHP最大输出电功率时，可从电网公司购买电力以满足负荷需求；当mCCHP所能提供的电力超过用户用电负荷时，多余电力可以出售给电网公司并假设与买电价格相等。mCCHP产生的热能可用于满足热水需求和制热/制冷需求，多余部分可用储热装置储存起来；考虑到热水储水箱是最常用的热水储存装置，可以将能源转化设备即mCCHP归为热负荷中；针对用户电负荷的不同特性，将其细分为温度控制型电负荷、刚性电负荷、柔性电负荷和电动车辆，并发展了多类型电负荷的数学模型。然后将能源中心热负荷细分为热水负荷、空气制热/制冷负荷和电气可转换负荷，并建立了多类型热负荷的数学模型。这里建立的数学模型中要根据用户对各负荷的使用需求参数信息，对各个数学模型进行参数限制或是对建立的数学模型中的参数增加约束条件。例如电冰箱需要根据用户的使用需求参数信息设置电冰箱中的温度必须满足一个什么样的区间范围等。

其中，在建立数学模型时，根据负荷的一些特性将其归为一类，用一个大的数学模型来概括他们；这样可以减少数学模型的数量，在保证一定准确性的情况下，减少计算量，节约时间；具体的，根据用户对各负荷的使用需求参数信息及负荷特性，建立温度控制型电负荷的数学模型，刚性负荷的数学模型，柔性负荷的数学模块，电动车辆负荷的数学模型，热水负荷的数学模型，空气制热/制冷负荷的数学模型，电气可转换的数学模型。

即首先建立了基于mCCHP的UEH，并分别对UEH的电负荷和热负荷进行建模。将电负荷分为温度控制型电负荷、不具备需求侧响应能力的刚性电负荷、具备需求侧响应能力的柔性电负荷、电动车辆(Electric Vehicle,EV)负荷；将热负荷分为热水、空气制冷/制热负荷和电气可转换负荷，并建立了多类型电力及热负荷的数学模型。

下面列举每种负荷的具体数学模型以供参考：

用户能源中心模型：

1)用户能源中心电负荷模型

用户能源中心负荷主要包含电负荷和冷/热负荷。一般而言，冷/热负荷需求和电负荷中的柔性负荷在用电时间方面是灵活的、可以进行优化调度。UEH一般包含多种用电设备，需要对这些用电设备的用电特性进行仔细分析和模拟，以便采取合适的调度策略。

为了方便描述可以不用实时获取各种状态参数的数值，且各种状态参数在一定时间内也会维持一个稳定；因此可以将一天分为96个时段，即每个时段15分钟。不过，所提出的方法具有一般性，适用于其它时段划分方法。在每个时段中，假定各种状态参数保持不变。这样，对于瞬时量就可以用某个时段中的某个时刻的量来描述，例如"时刻t"描述"时段t"中任意时刻。

1、温度控制型电负荷

电冰箱是用户最常用的电器,对电冰箱的控制主要基于其内部温度，故为温度控制型电负荷。电冰箱通常包含四部分：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。电冰箱的用电特性可用下面的数学模型描述：

其中，为时刻t冰箱内部温度，和分别为冰箱内部温度的下限和上限；为时刻t冰箱制冷功能的启停状态，当时，冰箱制冷功能开启/关闭；α_FR为冰箱在制冷功能开启状态下的制冷系数；γ_FR为冰箱在制冷功能关闭状态下的回温系数，即由于冰箱内部和外部温度不同而发生能量交换所导致冰箱内部温度的回升量。

可以根据热力学求解γ_FR，但是由于冰箱内部一般存有热力学系数不同的食物，因此直接根据热力学求解γ_FR十分困难。因此，优选的，采用实验方法得到了在给定条件下额定功率为500W的冰箱的回温系数γ_FR＝1.215℃/15min，制冷系数α_FR＝5.49℃/15min。其他温度控制型电负荷可以根据电冰箱的建模过程建立相应的数学模型，或者获取这类电负荷的共同的温度区间及相似的状态参数进行建模。

2、刚性电负荷

一般而言，满足人们基本日常生活需求、一旦用电时间被调整就会严重影响用户舒适性的设备属于刚性负荷，其工作时间和用电负荷基本不受电价影响，例如基本照明、电冰箱、电视机、计算机等。此类负荷是最基本的刚性需求，用户一般不会为了节省电费而调整用电时间，故不参与负荷控制过程，在总用电需求中为基本负荷。因此，需要根据用户使用需求参数信息确定用户属于刚性电负荷的设备。

3、柔性电负荷

柔性电负荷是对电价敏感的可转移负荷。在一定范围内，柔性负荷的工作时间是可调节的；在满足设备用电约束的前提下，可合理规划柔性负荷用电时段。用户中柔性电负荷一般包括洗碗机、洗衣机、烘干机这类负荷。柔性负荷的数学模型可描述如下：

其中，E_i和L_i分别为柔性负荷i可调度时段的起始时刻和最终时刻；M_i为柔性负荷i的最小运行时间；u_i(t)分别为时段t柔性负荷i的启停状态，u_i(t)＝1/0时，柔性负荷i启动/停止运行。

4、电动车辆负荷

对电动车辆充放电进行调度时要考虑车主的用车约束，并需要在规定时间内充到用户期望的荷电状态(State Of Charge,SOC)。定义EV在家时段为可调度时段，设用户在g时刻开车出门，c时刻回家，则不可调度时段为[g,c]，可调度时间为下面描述EV的负荷模型。

EV电量方程：

其中，ε_t为EV在时刻t的SOC；η_ch和η_dch分别为EV的充电和放电效率；V_EV为EV的电池容量；ΔT为单位时段长度，本文中取为15min；和分别为EV的额定充电和放电功率。

EV电池约束可描述为：S_min≤ε_t≤S_max

其中，S_max和S_min分别为EV电量的上限和下限。

不可调度时段约束：

其中，g和c分别为EV的离网时刻和并网时刻。

EV离网时刻电量约束：ε_c≥S_des

其中，ε_c为EV在离网时刻c的SOC；S_des为在离网时刻用户期望的最小SOC。

2)用户能源中心热负荷模型

1、热水负荷

mCCHP通过燃烧天然气/煤气加热储水箱中的水，并使水温保持在给定范围，以保证随时都有热水供应。假设当一定量的热水被消耗后，会立即有等量冷水注入；根据热力学第二定律，可得到水温的计算公式：

其中，和分别为时刻t储水箱内的水温和注入冷水的体积(即热水负荷)；为mCCHP在时刻t提供给储水箱的热功率；ρ_w和C_w分别为水的密度和比热容(即单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量)；V_w为储水箱的体积；θ_cw为储水箱注入冷水的水温。式中等式右边第一项为注入冷水后水箱的平衡温度，第二项为mCCHP给储水箱提供热量后引起的水温变化。

储水箱内水温需保持在一定范围内：

2、空气制热/制冷负荷

应该按照用户舒适度对室内温度进行控制。单位时间内室内空气从室外吸收的热量为：

其中，和分别为时刻t室外和室内的温度；q_t为在时段t内室内从室外吸收的热量；R为建筑材料的热阻。在供暖时，室内温度通常高于室外，此时q_t为负值；在制冷时，室内温度通常低于室外温度，此时q_t为正值。

在供暖时，为使室内温度保持在给定范围，mCCHP向室内空气提供的热量为此时室内空气温度的变化为：

其中，C_air为空气的比热容，为mCCHP提供的空气制热功率。

对上式做离散化处理后可得：

在制冷时，制冷机从室内吸收的热量为此时室内空气温度的变化为：

其中，为制冷机的制冷功率。电动式制冷机的制冷功能由电能驱动，而吸收式制冷机的制冷功能则由mCCHP输出的热能驱动。

得到时刻t+1的室内温度：

其中，制冷和制热功能不能同时开启，即需满足

3、电气可转换负荷的建模

mCCHP集成了发电、制热、制冷等功能,其输出的电功率和热功率满足：

其中，和f_t^CCHP分别为时刻t的mCCHP输出的电功率、热功率和消耗天然气的速率；η_e和η_h分别为mCCHP的电转化效率和热转化效率；κ_gas为天然气的热值。

S110、建立温度舒适度计算模型，得到舒适温度区间；

其中，S100和S110并没有先后关系，这两个步骤都需要完成，且舒适温度区间还会影响空气制冷/制热负荷的温度范围，要满足使得用户所处范围内的温度在舒适温度区间内，这个舒适温度区间会影响空气制冷/制热负荷的工作状态参数。

用户能源管理系统在追求用能成本最经济的同时，还要提供舒适的室内环境。影响人体舒适度的外部因素包括环境温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度，内部因素则包括个人运动程度、衣着厚度及年龄、性别、体质强弱等。在众多外部因素和内部因素中，人对环境最直观的感受是温度，因此本文着重考虑温度对用户舒适感的影响。引入温度舒适度的概念来描述人体对外部环境温度的满意程度。

为量化温度对人体舒适度的影响，FANGER P O提出利用Fanger热舒适度方程进行分析，并制定PMV(Predicted Mean Vote scale)指标对温度舒适度进行近似估算，PMV＝0表示室内温度为最舒适状态。

基于舒适度的室内空气调节系统研究考察了在其它因素处于舒适水平时,不同温度下的PMV取值，得到了PMV与温度的关系：

在其它因素处于舒适水平时，温度在26℃时PMV值最小，即舒适度最高。这里可以有用户定义PMV指标的范围；例如ISO7730给定PMV的取值应该在-0.5和0.5之间，由PMV与温度的关系方程可知，相应的室内温度在24.8℃和27.3℃之间。

S120、将所述舒适温度区间作为约束条件，根据所述数学模型，确定耗能成本目标函数；

S130、计算耗能成本目标函数在设定周期内的最小值，实现对用户能源中心耗能成本控制。

其中，能源管理系统以用户能源中心从电网公司和天然气公司购买的能源费用之和最小为目标：

其中，T为设定周期。该目标函数中考虑了将多余电力卖给电网公司的收益,因为为时刻t用户消耗电网公司的电功率(正值)或出售给电网公司的电功率(负值)。

其约束条件可以包括：电负荷平衡约束，mCCHP运行约束，需要控制室内温度保持在舒适温度区间，mCCHP的热功率和电功率的上下限值约束。

其中，电负荷平衡约束：

其中，和分别为时刻t EV的充电功率和放电功率；d_t为时刻t柔性电负荷和刚性电负荷功率之和。

mCCHP运行约束：

在空气制热时,mCCHP为储水箱提供的热功率和为空气制热提供的热功率满足下述关系：

在空气制冷时,制冷机内部热功率平衡和mCCHP内部热功率平衡约束可分别描述为：

其中，和分别为电动式制冷机和吸收式制冷机输出的制冷功率。

需要控制室内温度保持在舒适温度区间：

其中，和分别为室内舒适温度区间的上限和下限。

mCCHP的热功率和电功率的上下限值约束分别如下式所示：

其中，和分别为mCCHP输出热功率的最大值和最小值；和分别为mCCHP输出电功率的最大值和最小值。

其中，建立了UEH运行优化的整数线性规划模型；UEH中的部分负荷可视为电气可转化负荷，因为用户能源管理系统可以选择通过mCCHP燃烧天然气发电还是从电网公司买电。在设定周期T中各时段t内的用户耗能成本为：

其中，和分别为时刻t的气价和电价；为时刻t用户消耗电网公司的电功率(正值)或出售给电网公司的电功率(负值)；e_t为时刻t的用户电力总负荷；上式中等号右边第一项和第二项分别为用户购买天然气和电能的成本。

对求导可得：

其中，等号右边第一项和第二项分别为mCCHP的单位发电成本和从电网公司购买单位电量的成本。

当时，通过mCCHP燃烧天然气的发电成本会使用户能源管理系统成本降低；换言之，mCCHP燃烧天然气发电的成本低于从电网公司购买等量电量的成本，此时用户能源管理系统可调度mCCHP多输出电力以满足负荷需求，并将多余电力卖给电网公司以获取收益。此时可将UEH视为气负荷。

当时，通过mCCHP燃烧天然气发电会导致用户能源管理系统成本增加；换言之，mCCHP燃烧天然气发电的成本高于从电网公司购买等量电能的成本，此时用户能源管理系统调度mCCHP少输出电力，不足电力从电网公司购买。此时可将UEH视为电-气负荷。设定周期内的最小值即设定周期内每个时段t内的最小值之和。

可选的，mCCHP一般可采用电动式压缩机制冷或吸收式制冷两种方式。因此，所述mCCHP的制冷方式的选取，包括：

在电价低于第一预定值的时段,调度电动式制冷机制冷，且在电动式制冷机制冷功率不足时,方调度吸收式制冷机制冷；

在电价高于第二预定值的时段,调度吸收式制冷机制冷。电动式压缩机制冷通过电能驱动压缩机制冷，制冷系数较高。吸收式制冷机采用溴化锂溶剂，利用热能驱动，制冷效率略低。对于单位时间内给定的制冷功率ΔQ，吸收式制冷机的成本c_AC和电动式制冷机的成本c_EC可分别由下式求得:

式中：Z_EC和Z_AC分别为电动式制冷机和吸收式制冷机的制冷系数(Coefficient of Performance)。

在电价较低时段，由于电动式制冷机具有较高的制冷系数，其制冷成本c_EC低于吸收式制冷机的成本c_AC，用户能源管理系统优先调度电动式制冷机制冷；在电动式制冷机制冷功率不足时，方调度吸收式制冷机制冷。在电价较高时段，c_EC则可能高于c_AC，用户能源管理系统优先调度吸收式制冷机。因此，UEH的制冷负荷可视为一类电气可转化负荷。

以微型冷热电联产作为能源转化装置的用户能源中心数学模型,首先针对用户电负荷的不同特性，将其细分为温度控制型电负荷、刚性电负荷、柔性电负荷和电动车辆，并发展了多类型电负荷的数学模型。然后将能源中心热负荷细分为热水负荷、空气制热/制冷负荷和电气可转换负荷，并建立了多类型热负荷模型。之后，引入温度舒适度概念并用于指导用户能源中心的温度控制。

下面对某用户在冬季和夏季的典型日进行分析,以说明该方法的基本特征。储水箱加热功率、空气制热功率及mCCHP输出热功率如图3所示。其中粗线表示电价，左边从上到下分别为mCCHP输出热功率，空气制热功率，储水箱加热功率。

由图2可看出，mCCHP输出的热功率与分时电价密切相关。由分析可知,UEH可视为部分电气可转换负荷。在t∈[1,28]时段和t∈[93,96]时段电价均为0.282元/kWh，在t∈[29,34]时段和t∈[48,72]时段电价均为0.707元/kWh，mCCHP燃烧天然气发电会导致用户能源管理系统成本增加；因为在该时段mCCHP燃烧天然气的发电成本高于从电网公司购买等量电能的成本，此时用户能源管理系统控制mCCHP尽可能少输出电能(相应少输出热能),不足的电能从电网公司购买。因此，在这些时段,mCCHP输出的空气制热温度和储水箱加热功率都仅使室内温度和热水温度维持在最低水平或者不升高。mCCHP没有满功率输出，因为升高室内温度和热水温度意味着需要输出更多的热能，也意味着需要输出更多的电能，而在该时段，输出更多的电能并不经济。在t∈[35,42]时段、t∈[73,76]时段和t∈[85,92]时段电价均为1.131元/kWh，在t∈[43,47]时段和t∈[77,84]时段电价均为1.202元/kWh，mCCHP燃烧天然气发电会降低用户能源管理系统成本；因为在该时段通过mCCHP燃烧天然气的发电成本低于从电网公司购买等量电能的成本，用户能源管理系统调度mCCHP多输出电能，同时也输出了较多热能，室内温度和热水温度都升高到最高允许温度，超出电负荷需求的部分出售给电网公司以获取收益。在峰(尖峰)时电价结束时刻，室内温度和热水温度都会达到较高水平，实现了储能效果，减少在谷/平时段内输出满足电负荷需求以外的电功率。

空气制冷功率及mCCHP输出热功率如图4和图5所示。图4中粗线代表电价，左边从上到下分别为空气制冷功率，电动式制冷机功率，吸收式制冷机功率。

夏季室内空气制冷负荷可视为电气可转化负荷。空气制冷功率由两部分组成，分别由吸收式制冷机和电动式制冷机提供。在t∈[1,28]时段和t∈[93,96]时段电价均为0.282元/kWh，在t∈[29,34]时段和t∈[48,72]时段电价均为0.707元/kWh，电动式制冷机制冷的成本低于吸收式制冷机，用户能源管理系统优先选择前者；在t∈[35,42]时段、t∈[73,76]时段和t∈[85,92]时段电价均为1.131元/kWh，虽然电动式制冷机的制冷成本低于吸收式制冷机，但mCCHP的发电成本低于从电网公司买电成本，在该电价时段内，电动式制冷机和吸收式制冷机根据UEH负荷需求协调制冷；在t∈[43,47]时段和t∈[77,84]时段电价均为1.202元/kWh，电动式制冷机制冷的成本高于吸收式制冷机，用户能源管理系统优先选择后者制冷。

与热水负荷因素相关的热水储能效果分析：由图5，粗线为电价，细线代表热功率；在t∈[1,28]时段，电价为0.282元/kWh,mCCHP的发电成本高于从电网公司的买电成本，因此用户能源管理系统调度mCCHP少出力，mCCHP维持在最小出力；在t∈[1,7]时段，热水温度保持在最低允许温度65℃；在t∈[8,21]时段，温度不断上升直到达到最大允许温度，这是由于在t＝21时刻，热水负荷增大，只有在上一时段储存一定能量才能保证在该时段不增加mCCHP出力的情况下，维持水温在给定范围内；在t∈[22,28]时段，热水释放能量,温度不断下降直到最低允许温度。由此可见,该方法能同时考虑冷/热负荷和温度舒适度,能够为用户能源中心优化运行提供参考。

下面对本发明实施例提供的用户能源中心耗能成本控制的系统进行介绍，下文描述的用户能源中心耗能成本控制的系统与上文描述的用户能源中心耗能成本控制的方法可相互对应参照。

请参考图6，图6为本发明实施例所提供的用户能源中心耗能成本控制的系统的结构框图；该系统可以包括：

负荷建模模块100，用于根据用户对各负荷的使用需求参数信息，建立电负荷的各类型设备及热负荷的各类型设备的数学模型；

舒适温度区间获取模块200，用于建立温度舒适度计算模型，得到舒适温度区间；

目标函数模块300，用于将所述舒适温度区间作为约束条件，根据所述数学模型，确定耗能成本目标函数；

成本控制模块400，用于计算耗能成本目标函数在设定周期内的最小值，实现对用户能源中心耗能成本控制。

可选的，所述舒适温度区间获取模块200包括：

PMV指标单元，用于确定PMV指标的范围；

舒适温度区间获取单元，用于根据所述范围，利用温度舒适度计算模型确定舒适温度区间；

其中，PMV指标表示温度最舒适状态，x为温度值。

可选的，所述耗能成本目标函数为

其中，和分别为时刻t的气价和电价，为时刻t用户消耗电网公司的电功率或出售给电网公司的电功率，f_t^CCHP为时刻t的能源转化设备mCCHP消耗天然气的速率。

可选的，成本控制模块400包括：

求导单元，用于将耗能成本目标函数对时刻t的mCCHP输出的电功率进行求导得到其中，和分别为时刻t的气价和电价，κ_gas为天然气的热值，η_e和η_h分别为mCCHP的电转化效率和热转化效率；

成本控制单元，用于当时,通过mCCHP燃烧天然气的发电成本会使用户能源管理系统成本降低；当时,通过mCCHP燃烧天然气发电会导致用户能源管理系统成本增加。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的用户能源中心耗能成本控制的方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。