[發明專利]一種基于需求響應的家庭能量管理系統智能控制方法

在審

• 申請號: 201710437762.1
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107392420A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 劉娟;劉偉庭;楊俊杰;孫詩晴;蔡華泉;方子璐;劉卷舒;彭凡彬;丁蓉;邢思宇;梁林勛
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及能量智能管理方法，尤其是涉及一種基于需求響應的家庭能量管理系統智能控制方法。

背景技術

根據美國能源部和歐盟能源委員會發布的報告,在未來的十年內，住宅和商業能源消耗將在全球能源消費總量會增加20-40％,住宅消費者將在電力市場起到決定性的作用。隨著智能電網和電力市場的發展與完善，需求側資源在競爭市場中的作用正在被重新認識，在電力市場競爭中引入需求響應，通過價格信號和激勵機制來增加需求側在市場中的作用，并將供應側和需求側的資源進行綜合資源規劃，面向靈活互動智能用電的需求響應成為發展趨勢。在動態需求側管理中，作為末端的用戶來說，其在最終的配用電過程中發揮著積極的作用，通過實時電價的信息，及時的調整他們的用電消費模式。如果電網側遇見了未來某地區的電力使用不平衡，則可以提高或降低實時電價，用戶通過智能家居設備自動調整運行狀態，來動態的響應變化，能夠降低電網側的供電壓力，平衡負荷曲線，同時減小了用戶的用電費用。

HEMS(Home Energy Management System)是一種能夠兼顧家庭節能與舒適生活的能源管理系統。該系統能夠利用天氣信息與傳感器找到多余的能耗源，并通過對家用電器的控制達到節約能耗的目的。另外，在家用能源設備的使用上，當分布式的發電量出現剩余時，該系統可以指示設備開始工作，從而實現對電力的有效利用。HEMS的核心是制定家電的電力使用計劃的調度算法，傳統的規劃方法常用分枝定界法、動態規劃法、完全枚舉法，這些方法均是確定性算法，其結果得到是唯一最優解，而在實際應用中這種唯一解缺少靈活性及參考性。現有算法雖然都達到減少用電成本的目的，但往往沒有考慮需求響應、功率交互的代價，對蓄電池處理方式較為簡單，并且只為用戶提供單一的用電方案，導致應用過程中實際無法滿足不同用戶群體的需要，缺乏多樣性和自由度。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于需求響應的家庭能量管理系統智能控制方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于需求響應的家庭能量管理系統智能控制方法，該方法包括以下步驟：

S1、輸入初始參數，并由初始化算子隨機產生種群；

S2、建立以用電費最省的目標函數，并設立約束條件，構建適應度模型；

S3、求解適應度模型，得到每個調度區間的設備狀態，根據每個調度區間的設備狀態進行蓄電池充放電；

S4、先后進行選擇、交叉操作，判斷種群是否滿足約束條件，若不滿足則進行種群修復后進行變異；若滿足則直接進行變異；

S5、判斷變異后種群是否滿足約束條件，若不滿足則進行種群修復，進入S6；若滿足則直接進入S6；

S6、判斷種群代數是否達到設定數目，若滿足則結束，否則重復S2～S5。

所述的適應度模型為：

約束條件為：

其中，表示可調度設備的電力消耗量；P_must(h)為所有剛性負荷的總耗電量；P_batt(h)表示蓄電池的輸出功率，正值表示充電，負值表示放電；P_DG(h)表示發電模塊的輸出功率，RTP(h)表示單位功率電費；P_total(h)表示每一時間間隔內家庭消耗的功率，D(h)表示各時段電力公司規定的最大功率，S_a(h)表示輔助二進制變量，d_a表示用電設備a的工作時長。

步驟S3中根據每個調度區間的設備狀態進行蓄電池充放電具體包括一下步驟：

S301、判斷系統能量與電網供給能量關系，若系統能量富余，則進行步驟S302否則進行步驟S305；

S302、判斷系統電池可充電量是否小于單位時間可充電量，若為是，則進行步驟S304，若為否，則進行步驟S303；

S303、判斷單位時間可充電量是否小于系統多余能量，若為是則向蓄電池充電單位時間可充最大電量，多余電量賣向電網，否則向蓄電池充入所有富余能量；

S304、判斷系統電池可充電量是否小于系統多余能量，若為是則將蓄電池充滿，多余電量賣向電網，若為否則向蓄電池充入所有富余能量；

S305、判斷電池可放電量是否小于單位時間可放電量，若為是則進行步驟S306，否則進行步驟S307；

S306、判斷電池可放電量是否小于系統匱乏能量，若為是則蓄電池所有電能放電，不足電量向電網采購，若為否則蓄電池放電系統匱乏的電量；