[發(fā)明專利]一種面向家庭綜合能源管理系統(tǒng)的魯棒優(yōu)化調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711052944.3
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107730050A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王繼東;方凱杰;丁曉;欒開寧;楊斌;范潔
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué);國網(wǎng)江蘇省電力公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 程毓英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能用電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著需求側(cè)管理的發(fā)展，居民用戶面對的電價機制日趨靈活多樣。家庭智能用電系統(tǒng)能夠積極響應(yīng)包括分時電價、實時電價和尖峰電價等在內(nèi)的靈活電價機制，幫助用戶管理家用電氣設(shè)備、優(yōu)化家庭負荷調(diào)度，實現(xiàn)用電經(jīng)濟、環(huán)保、舒適的目的。同時，系統(tǒng)可以通過家庭智能電氣設(shè)備的協(xié)同調(diào)度，進行家庭分布式能源的就地消納與家庭負荷的削峰填谷。而目前家庭智能用電系統(tǒng)面臨著多種不確定性的挑戰(zhàn)，不確定參數(shù)的隨機性已經(jīng)對家庭電氣設(shè)備調(diào)度造成了較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決家庭智能用電系統(tǒng)中不確定參數(shù)問題，提供一種家庭智能用電系統(tǒng)魯棒優(yōu)化調(diào)度方法。技術(shù)方案如下：

一種面向家庭綜合能源管理系統(tǒng)的魯棒優(yōu)化調(diào)度方法，所述方案包括以下步驟：

(1)構(gòu)建家庭綜合能源管理系統(tǒng)電氣設(shè)備基本模型

依據(jù)家庭綜合能源管理系統(tǒng)內(nèi)電器的電氣特性，將眾多的家庭電器劃分為可中斷負荷、不可中斷負荷、熱負荷、儲能設(shè)備與分布式發(fā)電設(shè)備，用數(shù)學(xué)模型表示其工作過程與工作特性；

(2)針對不確定參數(shù)建立區(qū)間模型

輸入次日i時刻預(yù)測溫度值與最大偏差溫度值預(yù)測熱水用量和最大的計劃外用水量采用區(qū)間數(shù)表示室外溫度與熱水用量的不確定性：

(3)建立家庭綜合能源管理系統(tǒng)調(diào)度模型

使用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，用家居用戶的凈電費作為目標函數(shù)，用電氣設(shè)備的運行限制與用戶的舒適度要求作為約束條件，建立家庭綜合能源管理系統(tǒng)調(diào)度模型；

(4)魯棒優(yōu)化調(diào)度，方法如下：

第一步：將不確定參數(shù)室外溫度與熱水用量的區(qū)間數(shù)表達形式帶入到熱負荷設(shè)備模型中，計算含不確定參數(shù)的舒適度約束條件；

第二步：引入魯棒調(diào)節(jié)參數(shù)，將含不確定參數(shù)的舒適度約束條件轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)魯棒對等式；

第三步：使用強對偶原理對可調(diào)節(jié)魯棒對等式進行處理，將其轉(zhuǎn)化為易于求解的線性魯棒對等式；

(5)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的獲取，方法如下：

第一步：輸入家庭電氣設(shè)備運行參數(shù)與家居用戶設(shè)定參數(shù)到CPLEX優(yōu)化求解器中；

第二步：將家庭綜合能源管理系統(tǒng)調(diào)度模型中的目標函數(shù)與約束條件和魯棒優(yōu)化調(diào)度中的線性魯棒對等式輸入到CPLEX優(yōu)化求解器中；

第三步：選用分支定界法作為調(diào)節(jié)CPLEX優(yōu)化求解器主算法，對輸入調(diào)度問題進行求解；最終優(yōu)化計算結(jié)果為各個家庭電器的運行調(diào)度安排與家庭儲能的充放電計劃安排。

本發(fā)明采用魯棒優(yōu)化方法，建立家庭智能用電系統(tǒng)魯棒優(yōu)化調(diào)度模型，以實現(xiàn)不確定參數(shù)環(huán)境下的最優(yōu)化能量管理；提出的魯棒優(yōu)化調(diào)度模型能夠在多重不確定參數(shù)擾動下為用戶提供完全魯棒調(diào)度方案。完全魯棒調(diào)度方案表明其不僅完全保障用戶舒適度，而且對各電氣設(shè)備協(xié)同調(diào)度，以促進分布式光伏的就地消納與負荷削峰填谷。同時在魯棒優(yōu)化中設(shè)置不同的魯棒等級以反映用戶在用電舒適度與經(jīng)濟性之間的取舍，使用戶可以與家庭智能用電系統(tǒng)進行互動，從而獲得多樣化的用電決策。

附圖說明

圖1次日家庭光伏輸出功率與不可調(diào)度負荷需求功率曲線

圖2實時電價曲線

圖3室外環(huán)境溫度不確定區(qū)間曲線

圖4熱水用量不確定區(qū)間曲線圖

圖5家庭各電氣設(shè)備調(diào)度計劃

圖6實際室溫區(qū)間曲線

圖7實際熱水溫度區(qū)間曲線

圖8完全魯棒調(diào)度方案下的實際室溫

圖9完全魯棒調(diào)度方案下的實際熱水溫度

圖10完全魯棒調(diào)度方案下的家庭各電氣設(shè)備調(diào)度計劃

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行說明。

101：構(gòu)建家庭智能用電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型；

典型的家庭智能用電系統(tǒng)主要包括電網(wǎng)、分布式能源、儲能設(shè)備、多種智能電氣設(shè)備和系統(tǒng)控制中心。依據(jù)不同的工作特性，家庭中多種的智能電氣設(shè)備可以劃分為溫控型調(diào)度負荷、可中斷調(diào)度負荷、不可中斷調(diào)度負荷和不可調(diào)度負荷。該優(yōu)化調(diào)度模型是以用戶凈電費最小化為目標函數(shù)，由下式表示：