[發明專利]一種交直流混合家庭微電網能量優化管理方法

有效

• 申請號: 201911023770.7
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110752629B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 江紅勝;陳慶;車凱;袁棟;董伯先;楊景剛;肖小龍
• 申請（專利權）人: 中民新能投資集團有限公司;國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J3/14;H02J3/32;H02J1/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

本發明提出了一種交直流混合家庭微電網的能量優化管理方法，考慮交流和直流雙母線結構，在分析可再生能源和負荷需求的隨機波動的基礎上，建立了考慮負荷柔性的交直流混合家庭微電網能量優化管理數學模型，并提出采用動態規劃的方法對能量優化管理的數學模型進行求解。本發明可以實現對家庭能源系統中的交流和直流負荷以及儲能進行互補運行與優化調控，保證舒適度的同時，提高家庭用能的經濟性。

技術領域

本發明涉及電網管理領域，尤其涉及一種交直流混合家庭微電網能量優化管理方法。

背景技術

家庭能源管理主要是通過智能電表、智能終端和傳感器等設備檢測和控制家庭能源的使用，再結合優化調度算法來進一步優化，在滿足用戶的舒適度的同時，達到節能減耗和提高用能經濟性的目的。傳統的家庭能源系統以交流配電為主，配電過程電能變化環節多，用電效率低，但隨著電動汽車、計算機、LED照明等直流負荷，以及太陽能光伏發電等分布式直流電源的大規模接入，直流配電受到越來越多研究。交直流混合家庭微電網，包含交流母線和直流母線，集成光伏和風力發電、蓄電池儲能、LED照明、空調、冰箱、洗衣機等智能家電、及電動汽車充電樁等，可以提高用能效率，并且降低用能成本。

目前國內外研究針對傳統交流家庭能源管理進行了一些研究，包括家庭用電信息采集、家庭設備的自動化控制、電力負荷需求響應、家庭能源管理系統建模方法等，但僅僅限于交流用電方式，對家庭直流用電的建模與分析，直流用電的能量平衡與優化管理等方面還鮮有研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種交直流混合家庭微電網能量優化管理方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種交直流混合家庭微電網能量優化管理方法，包括以下步驟：

S1、構建交直流混合微電網的網絡架構；

S2、建立直流和交流負荷的數學模型，包括家庭用電負荷的隨機特性；根據可中斷負荷的功率的約束條件，建立所述可中斷負荷參與系統需求響應獲得的經濟收益的數學模型；根據可轉移負荷柔性調節特性的約束條件，建立所述可轉移負荷參與系統需求響應獲得的經濟收益的數學模型；

S3、利用時間序列分析法，預測家庭光伏發電量，建立基于歷史光伏發電數據的自回歸滑動平均模型；

S4、在蓄電池儲能狀態和充放電功率滿足邊界約束條件的基礎上，建立所述蓄電池儲能電荷狀態的數學模型；

S5、建立交直流混合家庭微電網的能量管理優化模型

所述能量管理優化模型包括能量管理的運行約束條件和所述能量管理優化模型的目標函數；

S6、求解所述能量優化管理模型，從而得出能量優化運行調度結果。

優選的，所述網絡架構包括光伏發電、蓄電池儲能、交直流負載、交流母線和直流母線；交流母線連接市電提供電源，直流母線通過DC/AC與所述交流母線相連，光伏發電、蓄電池儲能、直流家電連入所述直流母線，交流家電和交流充電樁連入交流母線。

優選的，所述交流和直流負荷為家庭用電負荷，其數學模型為：

式中，為t時刻電負荷；是確定性的成分，代表隨機成分；

家庭電負荷隨機成分的隨機特性由下面公式計算：

式中，δ_t是標準的正態分布隨機變量，δ_t～N(0,1)，μ為均值，σ為標準差。

優選的，所述可中斷負荷中可削減負荷的功率滿足：0≤P_LC,t≤y_LC,tP_LC,t,max，