[發明專利]家庭能量管理系統與方法

有效

• 申請號: 201810069900.X
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108321796B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 李菁;王志新;秦華;包龍新
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種家庭能量管理方法，包含以下步驟：基礎數據獲取步驟：根據歷史數據獲取基礎數據；負荷建模步驟：根據基礎數據進行負荷建模，獲得負荷模型；目標函數定義步驟：根據負荷模型，定義目標函數；綜合評價指標定義步驟：根據目標函數，定義綜合評價指標；約束條件施加步驟：對綜合評價指標施加約束條件；模型求解步驟：對施加約束條件后的綜合評價指標進行求解計算，獲得調控數據。本發明還提供了一種能夠實現上述的家庭能量管理方法的家庭能量管理系統。本發明提供的家庭能量管理系統控制方法可以直接應用于不同家庭負荷場景中，在考慮家庭用電舒適度的同時減少用電費用，不需要根據具體場景調整目標函數的參數，具有更好的實用性。

技術領域

本發明涉及控制技術領域，具體地，涉及一種家庭能量管理系統與方法，特別是一種計及用戶舒適度的家庭能量管理系統與方法。

背景技術

家庭能量管理系統(Home Energy Management System,HEMS)是智能電網的重要組成部分，它能夠綜合分析分布式電源、儲能、負荷、分時電價等信息，對用電設備進行調度和控制。隨著技術的發展，分布式電源和智能家居得到越來越多的應用，居民通過響應分時電價調整家庭負荷的運行時間等方式，更加積極主動地參與到能量管理中。只關注用電經濟性的家庭用電調度方法往往難以顧及用戶用電習慣，在節省電費的同時會犧牲用戶舒適度。在當前的研究中，用電舒適度成為家庭智能用電考慮的重要因素。

專利文獻CN104952001A公開了一種對包括空調負荷的可控負荷進行用電優化調度的方法，通過對溫度的調控實現用電舒適度的改善。這一方法僅僅將溫度作為舒適度優化目標，并沒有考慮空調以外的其他電器工作時間變化對用戶舒適度的影響。

專利文獻CN107451931A公開了一種家庭智能用電設備的優化調度方法，基于分時電價建立了以經濟性和舒適性為目標函數的家庭智能用電設備優化調度模型，使用線性加權法模型實現多目標優化。線性加權法模型的缺陷在于在不同的家庭負荷場景中電費和舒適度的指標數值相對大小會發生變化，在實際應用時，往往需要根據具體場景調整權重系數，存在實用性不夠強等不足。

專利文獻CN104122819A公開了基于用戶習慣的家庭智能用電方法，這種控制該方法同時考慮用電經濟性和舒適度，并對目標函數進行無量綱處理，為用戶提供多樣化的用電方案選擇。但這一方法并未考慮能中斷工作的電器，且僅僅考慮了家庭內部負荷，并不適合應用在含分布式光伏電源和儲能裝置的家庭能量管理系統中。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種家庭能量管理系統與方法。

根據本發明提供的家庭能量管理方法，包含以下步驟：

基礎數據獲取步驟：根據歷史數據獲取基礎數據；

負荷建模步驟：根據基礎數據進行負荷建模，獲得負荷模型；

目標函數定義步驟：根據負荷模型，定義目標函數；

綜合評價指標定義步驟：根據目標函數，定義綜合評價指標；

約束條件施加步驟：對綜合評價指標施加約束條件；

模型求解步驟：對施加約束條件后的綜合評價指標進行求解計算，獲得調控數據。

優選地，所述基礎數據包含以下任一種或全部數據：

--光伏出力數據；

--日負荷數據；

--可調度電器的啟動時間與功率。

優選地，日負荷數據包含可調度負荷與不可調度負荷，可調度負荷包含可調度不可中斷負荷與可調度可中斷負荷；

所述負荷建模步驟包含以下步驟：