[發(fā)明專利]一種用于家庭能量管理系統的智能控制算法

有效

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• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103472785A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 湯奕;塞弗瑞海姆
• 申請（專利權）人: 蘇州市思瑪特電力科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 朱林

技術領域

本發(fā)明涉及一種智能控制算法，具體是一種用于家庭能量管理系統的智能控制算法，屬于需求側響應控制技術領域。

背景技術

為實現電力供需平衡，傳統方法是電力公司根據預測的用電負荷，來確定發(fā)電容量，從而滿足電力需求水平。該方法可以保證高峰時段的用電需要，但非峰荷期間，大量發(fā)電機處于閑置狀態(tài)，這大大降低了發(fā)電機的效率，也造成了資源浪費。

20世紀70年代，隨著石油危機的出現，初級能源價格大幅上漲，西方國家開始針對用電側，展開了通過削減需求側負荷來解決電力供需矛盾的探索與實踐，需求側響應（demandresponse,DR）的理念隨之誕生。

根據激勵方式的不同，DR可分為價格型和激勵機制型兩大類。其中，高峰負荷期間，起決定作用的DR事件都屬于激勵型DR，如直接負荷控制、可中斷負荷等，通過用戶接收相關控制信號作出響應，而非通過電價實施DR。

目前，大部分激勵型DR事件的研究對象是一些大電力用戶，如工業(yè)及商業(yè)用戶等，且其控制方式一般為半自動化或人工實施；而針對居民用戶研究較少。鑒于此，有必要針對居民用電，展開相關DR控制方面的研究。美國的A.H?Mohsenian等人提出了針對小功率家電開展DR響應，但其研究對總體家電功耗并無太大影響。

此外，智能電網的發(fā)展也可以解決精確供能、電力需求側管理、電網自由接入、多電源互動以及分散儲能等問題，它不僅服務于大電網而且服務于電力終端用戶。因此，借助智能電網中的智能量測裝置，針對居民用戶中的大功率非重要負荷，通過相關智能控制算法，可實現居民用戶中需求側管理的自動控制，而非電力公司通過拉閘限電來被動控制用電量，提高用戶參與需求側管理的積極性與主動性。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于家庭能量管理系統的智能控制算法，該算法主要用于家庭網絡中對大功率電器的DR自動控制。該算法充分考慮了用戶對家電優(yōu)先級及舒適度的設定，提高了用戶參與DR的主動性、積極性，而且實現了DR控制的自動化。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：

根據家電作用，可將家電分為重要負荷（如電爐、照明設備等）和可控負荷（如熱水器、空調、烘干器等）兩部分。本算法針對大功率可控負荷進行控制，一方面可對居民生活造成最小影響；另一方面通過控制大功率家電，可對整體耗電量產生較大影響，從而使居民用戶的DR事件具有更大的實際意義。

家庭能量管理系統包括家電管理控制系統和家電接口單元兩大部分。家電管理控制系統執(zhí)行智能控制算法，實現家庭中所有大功率用電器的管理及決策控制。家電接口單元實現大功率家電的功率數據采集、與家電管理控制系統通信、根據算法結果執(zhí)行本地負荷狀態(tài)控制等。

本發(fā)明用于家庭能量管理系統的智能控制算法：

（1）家電接口單元采集所有被控家電的相關數據，包括家電開關狀態(tài)、家電功率數據（電壓電流幅值、相角、有功功率、無功功率、視在功率等），并將上述數據上送至家電管理控制系統；

（2）用戶輸入相關設定，包括家電負荷優(yōu)先級、舒適度設定等；控制時，應首先考慮用戶設定，從而使控制結果給用戶帶來最小的影響；

（3）電熱水器、空調類負載的溫度傳感器采集相關溫度數據，包括水溫、室溫等數據，上送至家電接口單元；檢測各家電舒適度是否超出設定值，包括熱水溫度、室溫、烘干器最大斷電時間、電動汽車充電時間等，當某家電發(fā)生狀態(tài)改變請求時，作出決策；

（4）家電管理控制系統接收電力公司相關控制信號，包括用電限制（單位KW）、DR響應時間要求，將用電限制與用戶實際耗電功率相比較，若實際耗電量小，則不改變家電狀態(tài)；若實際用電量超出限制，作出決策；

所述決策具體流程如下：

1）當某負荷出現狀態(tài)改變請求時，若總耗電量低于用電限制，則該請求允許；

2）若總耗電量高于用電限制，且此時無狀態(tài)改變請求，則智能家庭用電管理系統將從優(yōu)先級最低的家電開始控制，直至總用電功率滿足要求；

3）若用電功率高于用電限制，且某家電舒適度超出了設定范圍，則家庭能量管理系統首先將該用電器優(yōu)先級與其他工作中的用電器相比較，找出其中優(yōu)先級最低的用電器，然后開始動作；逐次關閉低優(yōu)先級用電器，在保證總用電功率低于限制時，控制家電通電工作。

算法假定電動汽車可隨時充電或結束充電，以滿足用戶的使用需求；當有高優(yōu)先級負荷需要工作時，可隨時停止電動汽車充電；當家庭能量管理系統預測到在規(guī)定時間內，電動汽車不能完成充電時，可提高電動汽車優(yōu)先級，提前對其充電。