Recent European environmental directives, the prevalent consumer desire to minimize electricity costs, and the grid-driven need for flexible buildings all lead to a common outcome: the smart sustainable building (SSB). Coordinated by their building energy management systems (BEMS), SSBs steer their operation towards monetary gains for their owners, and flexibility for grid operators. Another key feature is their sustainability, expressed by the mandatory nearly-zero-energy (nZE) mandate, i.e., balancing yearly energy consumption and on-site renewable energy production. In this paper, we present a generic and comprehensive (in terms of device composition) BEMS framework for SSBs. Aside from operating cost minimization, the BEMS is additionally tasked with overseeing the SSB’s environmental profile, ensuring that the nZE mandate is not jeopardized in the pursuit of monetary gains. This is achieved through a novel adaptive sustainability criterion. The inherent uncertainties of solar irradiance and ambient temperature are reflected on the occupants’ thermal comfort, the relevant limitation being cast as chance constraints. The overall mixed-integer linear programming (MILP) problem is solved through model predictive control (MPC). The main contributions lie in the joint consideration of a) a comprehensive devices set, b) weather forecast uncertainties, and c) the employment of the novel adaptive sustainability criterion. The proposed framework is validated in a nigh-exhaustive case study and evaluated with respect to cost management and ability to manage the SSB’s nZE status.

最近的欧洲环境指令、普遍的消费者希望最大限度地降低电力成本以及对灵活建筑的电网驱动需求都导致了一个共同的结果：智能可持续建筑 (SSB)。在其建筑能源管理系统 (BEMS) 的协调下，SSB 将其运营导向为其所有者带来金钱收益，并为电网运营商带来灵活性。另一个关键特征是它们的可持续性，由强制性的近零能源 (nZE) 指令表达，即平衡年度能源消耗和现场可再生能源生产。在本文中，我们为 SSB 提出了一个通用且全面的（在设备组成方面）BEMS 框架。除了最小化运营成本外，BEMS 还负责监督 SSB 的环境状况，确保在追求金钱收益时不会危及 NZE 的授权。这是通过一种新颖的适应性可持续性标准来实现的。太阳辐照度和环境温度的固有不确定性反映在居住者的热舒适度上，相关限制被视为机会约束。整体混合整数线性规划 (MILP) 问题通过模型预测控制 (MPC) 解决。主要贡献在于共同考虑 a) 一套综合设备，b) 天气预报的不确定性，以及 c) 采用新型自适应可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。这是通过一种新颖的适应性可持续性标准来实现的。太阳辐照度和环境温度的固有不确定性反映在居住者的热舒适度上，相关限制被视为机会约束。整体混合整数线性规划 (MILP) 问题通过模型预测控制 (MPC) 解决。主要贡献在于共同考虑 a) 一套综合设备，b) 天气预报的不确定性，以及 c) 采用新型自适应可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。这是通过一种新颖的适应性可持续性标准来实现的。太阳辐照度和环境温度的固有不确定性反映在居住者的热舒适度上，相关限制被视为机会约束。整体混合整数线性规划 (MILP) 问题通过模型预测控制 (MPC) 解决。主要贡献在于共同考虑 a) 一套综合设备，b) 天气预报的不确定性，以及 c) 采用新型自适应可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。相关限制被视为机会限制。整体混合整数线性规划 (MILP) 问题通过模型预测控制 (MPC) 解决。主要贡献在于共同考虑 a) 一套综合设备，b) 天气预报的不确定性，以及 c) 采用新型自适应可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。相关限制被视为机会限制。整体混合整数线性规划 (MILP) 问题通过模型预测控制 (MPC) 解决。主要贡献在于共同考虑 a) 一套综合设备，b) 天气预报的不确定性，以及 c) 采用新型自适应可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。c) 采用新的适应性可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。c) 采用新的适应性可持续性标准。提议的框架在几乎详尽的案例研究中得到验证，并在成本管理和管理 SSB 的 nZE 状态的能力方面进行了评估。