计及热负荷柔性的户用氢能系统运行优化研究

针对风电/光伏出力的随机性和间歇性给户用氢能系统热电联供可靠性带来的挑战,提出基于热负荷柔性松弛运行约束的户用氢能系统热电联供优化策略。首先,搭建包含不同模块的户用氢能系统基础架构,并详细说明该系统的运行原理;其次,建立系统中关键环节的数学模型,确定电解槽平均氢/热比和燃料电池在不同温度下电/热比的范围;然后,为了兼顾用户的舒适度和热负荷的灵活性,根据热感觉平均标度预测指标对户用氢能系统的热负荷需求进行调整;最后,综合考虑储氢罐的容量限制、氢能设备的电/热功率和用户侧柔性热能需求等约束条件,以总投资成本最少和新能源弃电率最低为目标,建立户用氢能系统优化运行模型。仿真结果表明:引入柔性热负荷进行运行调节时,不仅增强了可再生能源的消纳能力,还显著降低了系统的运行成本。

基于用户画像的暖通空调智能调控

目前,建筑物中的暖通中央空调系统基本上是根据行业准则设置的,然而,多项研究表明,由于用户的偏好、姿态和需求各异,这种传统做法不太可能满足大多数用户的热量需求。为了更精准地满足用户热量需求,使得基于用户行为模式来针对性提高热舒适性成为可能。文中采用深度强化学习的方法实现智能化暖通空调智能送风策略,该策略能够根据环境和用户行为模式动态地确定最佳暖通空调设置(温度设置和送风设置),从而极大提高用户的热舒适度,同时,实验结果还表明该智能调控策略相比传统固定值控制策略具有一定的节能效果。

考虑用户舒适度的综合能源系统调度优化

针对现有冷热电气综合能源系统单一性考虑系统经济成本或环境污染,并且对用户舒适度考虑不足的问题,建立了一种含冷热电气的综合能源系统调度模型。通过预测综合投票数(POCV)方法,从光和热两方面衡量用户舒适度建立评价体系,用Matlab/Cplex对系统模型进行仿真求解。仿真结果表明:在考虑用户舒适度情况下,以碳排放最优作为运行策略,系统的整体运行效果更好。

面向用户“舒畅”体验的智能闸机交互设计

目的为了更深入的研究智能闸机的通行体验和舒适性影响因素,提高闸机通行体验。方法通过用户行为观察、眼动追踪和主观问卷的方法分析通行者在通过智能闸机时的行为特征,导出通行者对智能闸机交互设计的需求。结论发现通行者在通过智能闸机时,因界面不合理、交互设计引导注意力缺失等造成的通行卡顿等问题,引入“舒畅”体验评价模型,提出一种面向用户“舒畅”体验的智能闸机交互设计。最终以一款机场自助安检智能闸机设计实践为例,验证“舒畅”体验模型在闸机交互设计中应用。

考虑用户舒适度和能耗均衡的分布式电采暖能量调节优化算法

为了实现分布式电采暖系统运行的经济性和舒适性,克服分布式电采暖能量调节优化算法收敛性差的问题,提出考虑用户舒适度和能耗均衡的分布式电采暖能量调节优化算法。根据人体自身热平衡条件和环境状态建立用户舒适度模型,结合采暖用户的行为特性确定采暖用户的偏好因子,在此基础上,基于能耗均衡目标建立分布式电采暖能量调节优化目标函数,以用户舒适度和能耗均衡为目标对目标函数求解,得到的最优解即为能量调节最优方案。实验结果表明,提出的考虑用户舒适度和能耗均衡的调节优化算法线性误差小、收敛速度快,能够促进用户使用电采暖系统的积极性。

老年洗浴设施舒适性评估研究

为提升老年人洗浴的舒适性体验和自理性、安全性。基于舒适性形成机制,研究影响洗浴舒适性的用户、产品及环境系统要素;结合用户调研及产品分析舒适性指标,并据此进行测量实验。得到视觉、操作、体感三个舒适性维度,并在此基础上构建了19项可测量、可操作的舒适性评估指标,依据实验结果提出舒适性设计原则。该方法可为适老化产品舒适性研究提供参考,并指导设计实践。

考虑综合需求响应的楼宇综合能源系统能量管理优化

针对楼宇综合能源系统(residential integrated energy system,RIES)能量管理时未充分考虑影响室温因素及其对负荷建模的影响和刚性捆绑RIES、用户从未全面考虑用户舒适度和用能支出的问题,文中提出冷、热负荷参与阶梯型补贴和电负荷参与电价型综合需求响应的RIES能量管理优化模型及其求解方法。首先,综合考虑影响室温因素,得到离散化的楼宇热平衡方程,建立楼宇的柔性而非固定的冷、热、电负荷数学模型。其次,建立冷、热负荷参与的阶梯型补贴和电负荷参与的电价型综合需求响应机制。然后,考虑RIES向用户售能的收益、从外部购能的成本和支付用户的补贴费用,构建以最大化RIES运行利润为目标、计及设备和系统运行约束的能量管理优化数学模型,并采用Cplex对线性化后的模型进行求解。最后,通过算例仿真表明:计及综合需求响应的RIES能量管理优化能统筹协调供需两侧资源,提升系统与用户的经济效益。

基于EEG的按摩位置影响穿戴式按摩仪舒适性的实验研究

目的为研究按摩位置及转速对穿戴式按摩仪舒适性效果的影响。方法采用Semi-Dry EEG半干式电极脑电设备进行客观测试,共测试6人,其中实验变量为胃俞、气海俞、小肠俞3个不同的按摩穴位和低速(20 r/min)与高速(40 r/min)2种不同转速,分别组合后每人总计测试6组,分析得出脑电θ波型、α波型功率百分比变化规律。结果通过ErgoLAB Statistics同步数据交叉分析模块进行数据分析,最终得出(1)在腰上部的胃俞较适合低转速按摩(20 r/min),位于腰中部和下部的气海俞和小肠俞较适合高转速按摩(40 r/min)。(2)在2种不同转速下,都为气海俞舒适性最高,即按摩人体腰中部舒适性最高。结论可通过脑波生理信号来反应按摩后的舒适性,从而进一步为设计开发穿戴式按摩仪时提供了科学依据,按摩仪设计可以分不同位置和转速,提供更加个性化设计。

计及风电出力不确定性的海上孤岛微电网动态激励优化调度

在高比例可再生能源的海上孤岛型微电网中,风电预测出力与实际出力的误差会影响日前调度计划,导致运行成本上升,严重情况下可能对系统安全稳定运行造成影响。为此,提出一种基于条件风险价值的孤岛型微电网动态激励调度策略。首先,利用三阶混合高斯分布描述预测误差得到样本群。其次,针对不同类型用户建立差异化需求响应策略并设立用户舒适度指标。然后,基于预测误差样本群,利用条件风险价值方法,综合考虑经济性、安全性以及用户舒适度确定各类型用户的动态激励,建立孤岛型微电网日前优化调度模型。最后,在风电–负荷时序场景下验证所提策略的有效性与普适性。

计及用户舒适度的海上孤岛微电网运行策略

在高比例新能源的孤岛微电网中,风电的间歇性与波动性会增加微电网运行调度的不确定性,严重情况下可能对系统安全稳定运行造成影响。为此,提出一种计及用户舒适度需求侧管理的海上孤岛微电网运行策略。首先,针对微电网内不同类型负荷用户进行精细化建模以及差异化需求响应策略,提出不同类型用户的评判指标。其次,综合用户舒适度最优以及微电网日运行成本最小为目标建立日前调度框架,并利用yalmip+cplex求解器进行求解得到日前调度计划。最后,以某海上孤岛微电网为例,在不同风电场景下验证所提策略的有效性与普适性。

基于时间维度用户体验的智能闸机交互设计

文章针对用户使用智能产品时由于产品在时间维度的表达不适而造成的时间感知压力问题,研究了一种“舒畅度”体验评价模型,以提高用户在时间维度的“舒畅度”。从用户体验的角度出发,利用层次分析法建立用户在时间维度的“舒畅度”体验评价模型,并以智能闸机通行为例,通过用户旅程图分析,根据用户通行中的时间维度体验以及情绪变化进行分析。以机场闸机的时间维度表达设计为例,表明用“光的动效”可以提升在通行过程中用户在时间维度对智能产品的可控性,同时增加了人机交互体验。

基于Kano-FBS模型的妊娠期女性鞋履设计研究

针对妊娠期女性穿鞋适脚性差、舒适性低等问题,开发设计一款符合妊娠期女性生理特性的鞋履。从妊娠期女性生理变化特性出发,运用文献研究法和深度访谈法提取妊娠期女性足部形变的特征及穿鞋需求信息;采用Kano模型并结合Better-Worse系数和敏感度计算分析法,对需求进行属性归类及优先度界定;并以FBS模型为框架,对关键性需求进行功能-行为-结构映射,得到妊娠期女性鞋履设计方案。基于Kano-FBS模型的妊娠期女性鞋履设计解决了女性妊娠期间因足部产生形态变化而造成的穿鞋舒适性低、普通鞋身适脚性差等问题,对鞋履产品开发设计具有参考意义。

基于虚拟调频机组的空调负荷参与电网调频控制策略研究

为了应对高比例可再生能源电力系统中快速性调频资源短缺的问题,对空调负荷参与电力系统一次频率调整的控制策略进行了研究。采用了双层的控制策略,在上层控制中,将空调负荷聚合体看作虚拟的发电机组对多个空调负荷聚合商进行轮流协调控制,针对不同的频率状态,通过实时变化的下垂系数以优化分配虚拟发电机组的调频备用容量,相较传统发电机组响应更加迅速、控制方式更加灵活。在下层控制中,聚合商通过本地控制器对空调负荷进行开关控制,以达到快速的频率响应并降低控制成本,并考虑了用户舒适度对聚合功率的影响。通过仿真,验证了该策略可有效提高虚拟发电机组的响应性能。

舒效比之二网平衡理论

针对二网平衡展开文献调研,并结合实践经验对文献内容进行总结分析,指出当下平衡方法的不足。提出二网不平衡的现象是热用户供热舒适性的不平衡,本质是热转移效率η值与拓扑等效K值不匹配。依据热转移效率控制理论设计舒效比二网平衡方案。新方案创新地提出可量化的建筑物特性参数——拓扑等效K值。该方案的控制目标为供热舒适性,且只需要监控各分支系统的供回水温度变化,就可获得系统的供热舒适性。通过调节阀或分布式水泵调节各分支系统的流量,获得一致的供热舒适性。

基于电力需求响应的智能家电管理控制方案

运用智能电力需求响应(DR)技术,有效整合用户侧电网响应潜力以提升电网运行的安全性、稳定性和经济性值得深入研究。以居民用户为例,利用智能电网双向交互能力,提出了智能家电管理(HAM)系统及其控制方案。建立了不同家电的控制模型,并根据家电运行特点提出了家电舒适度指数的概念。在满足DR用电要求并尽量满足用户舒适度的前提下,根据家电实时状态在线计算其动态优先级,并按照优先级顺序执行负荷控制决策。分析了不同家电参与DR后,对改善电网负荷曲线的作用。从电力公司与用户两方面分析了所提控制方案的控制效果。仿真结果验证了智能家电控制方案的合理性。

基于家庭用电负荷关联度的实时优化策略

针对家庭负荷在需求响应中巨大的不确定性,提出家电配合使用情况是家庭用户响应情况的重要影响因素之一,并提出家庭用电负荷关联度的概念。建立家庭用电负荷模型,设计基于家庭用电负荷关联度的实时更新的优化策略。通过Matlab对算法模型在单个家庭用户以及多个家庭用户综合情况下进行仿真,验证了纳入家庭用电负荷关联度的实时优化策的有效性及优越性。

家庭智能用电管理系统用电优化算法研究

为降低居民用户用电费用和提高用电效率,考虑分时电价价格激励的作用,对家庭智能用电进行了研究。构建了由智能家用电器、传统家用电器、电动汽车及其充放电设备、智能开关/插座、智能交互终端、智能手机、分布式能源和智能电表等组成的家庭智能用电管理系统。以一般家庭常用家用电器为优化对象,以用户用电费用最低为优化目标,采用遗传算法,根据用户设定的各家用电器的工作时间范围,提出了基于分时电价的家庭智能用电管理系统智能用电优化算法。以兼顾用户用电费用和负荷消耗功率均匀分布为优化目标,设定功率阈值,引入惩罚机制,提出了基于分时电价的改进智能用电优化算法。仿真结果表明,所提出的智能用电优化算法可为用户最大限度节省用电费用;所提出的改进智能用电优化算法可为用户适当节省用电费用,并可避免引入新的用电高峰。因此,该智能用电优化算法能实现既定优化目标,是有效、可行的。用户可根据实际需要确定优化目标,选用相应算法。

一种基于改进BP神经网络的办公座椅舒适性评估方法

目的提出一种基于改进BP神经网络(PCA-BP)的办公座椅舒适性评估方法。方法对4款不同造型、材质的办公座椅进行臀部及背部Tekscan压力测试,并通过五级Likert量表记录被试的心理舒适值。在多重相关性检验的基础上,利用PCA-BP算法建立办公座椅舒适性的预测模型,并对模型的有效性进行验证。结论模型拟合的均方误差为0.164,预测值和心理值配对样本t检验显著相关,相关系数为0.918。与普通BP算法比较,基于PCA-BP算法的办公座椅舒适性预测效果更佳,为办公座椅舒适性评估提供了更好的评估方法。

基于实时电价预测的智能家居器具优化调度

针对家庭器具优化调度中电价预测误差高和用户舒适度衡量偏差大的问题,提出了一种基于小波、微粒子群和自适应神经网络模糊推理系统(Wavelet-PSO-ANFIS,WPA)电价预测的家庭器具优化调度算法。并在该算法中针对器具运行时长不同的问题,提出了一种新颖的相对量化舒适度的方法。仿真结果表明,此电价预测方法在不牺牲计算复杂度的基础上提高了预测精度,不仅可以权衡用户的用户支付和不满意度,还可以降低系统的峰均比。

大数据在绿色建筑领域的探索与应用

研究大数据技术在绿色建筑领域中的应用。通过构建绿色建筑信息采集系统实现数据采集,探索大数据在绿色建筑领域中的数据来源和应用,重点分析了大数据在建筑能耗、绿色建筑后评估、区域能源管控及用户舒适度等方面的用途。利用挖掘大量绿色建筑数据可以实现能源节约,表明大数据在绿色建筑领域有广阔前景。