[發明專利]實時電價環境下的家居混合供電系統能量優化調度方法

在審

• 申請號: 201410330680.3
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104200297A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 楊強;阮冰潔;顏文俊;包哲靜;房新力
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及智能電網、分布式發電和儲能領域，尤其涉及一種實時電價環境下的家居混合供電系統能量優化調度方法。?

背景技術

小型風機、屋頂光伏發電等分布式能源(DG)在家居用戶側的投入運行為用電設備的電力需求提供了能量支撐，綜合優化家居系統中DG產能的分配成為需求響應的研究重點。然而，由于DG容易受到風速、光照強度等環境因素的影響，其供電量在不同時刻具有波動性、隨機性與間歇性，直接采用DG當前時刻的產電量為負荷供電存在一定局限性：一方面，DG供電充足時會使大量多余電能無法得到充分利用；另一方面，DG供電不足時會導致部分負荷無法正常運行，降低了用戶電能使用滿意度。因此，在用戶側增設鋰電池等儲能裝置，將其在DG充足時吸納多余電量，并在DG不足時釋放電能，從而在全局上最大化利用DG供電。此外，采用實時電價(RTP)作為系統能量調度的調節杠桿，通過合理規劃家居柔性負荷的用電時段，實現電費最低情況下的電能使用，并在不增加投資成本的前提下緩解系統用電峰均比(PAR)，達到削峰填谷的目的。?

本發明通過在用戶側安裝含能量消耗控制器的智能電表，實現智能電網與用戶間的雙向通訊。在這個過程中，智能電網提前為用戶提供實時電價信息，方便用戶安排柔性負荷的工作時段、協調儲能設備的能量調配；用戶為智能電網提供用電需求及DG產電量，方便電力系統供電。通過在智能電表中設置負荷控制程序，可以快速計算得出設備最佳用電時段，自動設定設備的開啟與關閉，合理規劃鋰電池的充放電策略。該家居混合供電系統能量優化調度方法主要包括三部分算法，即遺傳算法(GA)搜索最優的“DG-負荷”供需關系，規劃柔性負荷的用電時段以匹配DG供電狀況；采用循環自動尋優規劃，以RTP為調節杠桿，轉移部分負荷的工作時段以降低從電網處的購電費用；采用分段判斷的方式搜索最優的“DG-蓄電池-負荷”能量優化模式，通過儲能裝置的充放電動作，動態調節DG供電量，使其與規劃好的?負荷用電需求相匹配，最大限度提高DG利用率。其創新性和技術貢獻主要體現在以下幾個方面：(1)在滿足電力約束和電量波動的條件下，根據DG、RTP、儲能狀態的信息，合理規劃家居用戶側包含可中斷負荷與不可中斷負荷的柔性負荷用電時段，以儲能裝置的充放電決策為中間調控手段，充分調整和利用DG的發電量，以尋求最高經濟效益，降低系統用電均峰值，實現系統內用戶所需支付電費最低與DG供電充分使用的雙重有效優化；(2)建立以減少用電成本與尋求電量供需平衡為雙重目標的多目標遺傳算法整數規劃問題，根據可中斷負荷與不可中斷負荷的不同工作特性，既分段執行交叉變異策略，加快運算速度，簡化算法交互式的復雜度，又從整體上保障全時段電能供需差異最小化，提高算法精確度與效率；(3)合理規劃蓄電池的充放電狀態，從空間與時間兩個維度對DG進行動態再規劃，更大程度上提高電能利用率，同時，將充放電獲得的電費效益與蓄電池循環使用代價相對比，在降低購電費用的基礎上減少蓄電池充放電次數，延長其使用壽命。通過MATLAB仿真平臺的智能家居混合供電系統模型的搭建，驗證了該策略能在保障設備在規定時段內正常工作的前提下，有效降低購電費用，提高電能使用效率。?

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種實時電價環境下的家居混合供電系統能量優化調度方法。?

本發明所采用的技術方案如下：?

前提說明：(1)所采用的電網實時電價，風能、太陽能發電趨勢均為日前預測結果，按照每半小時為采樣間隔，每個變量一天采樣48次；(2)設置m+n個被控對象，其中，m個不可中斷負荷，n個可中斷負荷；(3)每個設備a(a∈1，2，…，m+n)的額定工作功率、工作時長、允許工作時段分別為P_a、d_a及[α_a，β_a]；(4)采用鋰電池作為儲能裝置，限制其在荷電狀態(SOC)范圍[S_min，S_max]內充放電，并用變量Charge記錄鋰電池的充放電情況。當Charge大于0時，表明鋰電池當前處于充電狀態，當其值小于0時，表明處于放電狀態，且其絕對值表明鋰電池當前時刻的充放電量；(5)柔性負荷可以在[α_a，β_a]內根據需求向前向后動態安排工作時刻，但蓄電池的工作特性具有很強的時序性，不能將后期的DG供電作用于前期的電池儲能。?

步驟(1)按半小時為時間間隔進行采樣，獲取當前時刻系統中全部DG、RTP的狀態信息。?