多能源 district heating 系统的操作控制：模型预测控制与规则基于控制的比较
最优化与控制
2025-06-19 v1
摘要
本研究聚焦于多能源 district heating 网络（DHN）的操作控制策略。研究并比较了两种控制策略：(i) 一种具有反应性的规则基于控制（RBC），(ii) 一种模型预测控制（MPC）。为此目的，本文使用 Modelica 对一个小规模 district heating 网络进行建模。生产设施由制热泵、燃气锅炉和热太阳能场组成，生产侧配备储罐以提高灵活性。在消费侧，将虚拟建筑聚合为单个消费者。我们使用称为 Pegase 的协同仿真和控制平台来实现所研究的控制策略。对于这两种策略，目标都是在满足技术约束条件的同时满足消费者需求。此外，MPC 的目标是考虑电价波动和太阳能资源可利用性，最小化运行成本。还定义并比较了不同情景，以研究发热厂 sizing 和预测误差的影响。与 RBC 相比，运行成本通过切换到 MPC 而降低。如预期，MPC 在处理可变能源成本、间歇性太阳能和储能能力时更为高效。本研究还展示了我们的工具如何轻松地将基于 Modelica 的仿真与各种控制策略进行耦合。它特别支持在高效方式下实施和验证复杂的 MPC 策略，年度仿真仅需 20 分钟即可完成。
引用
@article{arxiv.2506.15197,
title = {Operational Control of a Multi-energy District Heating System: Comparison of Model-Predictive Control and Rule-Based Control},
author = {Michael Nikhil Descamps and Nicolas Lamaison and Mathieu Vallee and Roland Baviere},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.15197},
year = {2025}
}