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优化住宅能源成本:一种基于启发式电价信号调度的太阳能光伏与电动汽车集成的新型机器学习方法
Optimizing Residential Energy Costs: A Novel Machine Learning Approach for Solar PV and EV Integration Through Heuristic Price Signal Dispatch
| 作者 | Muhammad Irfan · Tayyab Tahir · Shujuan Huang · Sara Deilami · Binesh Puthen Veettil |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 户用光伏 机器学习 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 太阳能光伏系统 电动汽车 “PV+EV”系统 Q学习模型算法 能源效率 |
语言:
中文摘要
将太阳能光伏(PV)系统与电动汽车(EV)技术相结合,正逐渐成为一种可持续且前景广阔的方法,可用于应对不断增长的能源需求、减轻环境影响,并减少住宅和交通领域的碳排放。本研究聚焦于澳大利亚悉尼地区并网“光伏 + 电动汽车”系统的住宅应用,着重强调了将双向电动汽车电池与屋顶光伏系统结合使用的益处。除了系统顾问模型(SAM)软件工具中依赖手动调度和削峰分析的启发式价格信号调度算法外,本研究还采用了机器学习方法领域内一种新颖的基于 Q 学习的模型(QLBM)算法,以增进对系统动态的理解。这种新方法旨在通过优先选择最具成本效益的能源来预测最佳能源效率,从而缓解电网压力、降低能源成本。随后,将该算法的结果与本文中采用的其他技术进行比较,证实了所提出算法的优越性。
English Abstract
The integration of solar Photovoltaic (PV) systems with Electric Vehicle (EV) technology is emerging as a sustainable and promising method to cope with increasing energy demands, mitigate environmental impact, and reduce carbon emissions within residential and transportation sectors. This study focuses on the residential application of a grid-connected “PV+EV” system in Sydney, Australia, underscoring the benefits of using bi-directional vehicle batteries in conjunction with rooftop PV systems. In addition to heuristic price signal dispatch algorithms in the System Advisor Model (SAM) software tool, which rely on manual dispatch and peak shaving analyses, a novel Q-Learning-Based-Model (QLBM) algorithm within the domain of machine learning methodology is employed to enhance the understanding of system dynamics. This novel approach is designed to predict optimal energy efficiency by prioritizing the most cost-effective energy source, thereby alleviating grid stress, minimizing energy costs. The results are then compared to other techniques employed in this paper, affirming the superiority of the proposed algorithm.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文所探讨的"光伏+电动汽车"双向能量管理技术具有重要的战略参考价值。该研究基于Q学习算法的能量调度优化方案,与我司在智能能源管理系统(EMS)领域的技术路线高度契合,为光储充一体化解决方案的智能化升级提供了新思路。
论文的核心价值在于通过机器学习算法实现动态价格响应和多能源协同优化。相较于传统的启发式调度策略,Q学习模型能够自主学习最优能量分配策略,这与我司iSolarCloud平台的智能化发展方向一致。特别是在户用光伏系统与电动汽车双向充放电(V2G/V2H)场景中,该算法可显著提升我司光储充控制器和混合逆变器产品的附加值,通过智能削峰填谷降低用户用电成本20-30%,增强产品市场竞争力。
从技术成熟度评估,Q学习算法在能源调度领域已有较多应用案例,但与实际硬件系统的深度集成仍需验证。对阳光电源而言,主要挑战包括:算法在不同电价机制和气候条件下的泛化能力、与现有BMS和PCS系统的通信协议适配、以及实时计算对边缘控制器算力的要求。同时,这也带来产品创新机遇——可将该技术嵌入下一代户用储能逆变器,开发具备自学习能力的智能能量管理功能。
建议我司技术团队关注该算法在澳洲等成熟电力市场的验证数据,评估将强化学习技术整合到PowerStack储能系统和户用逆变器产品线的可行性,抢占智能能源管理的技术制高点。