计及实时电价的家居混合供电系统能量优化调度方法

发布时间：2020-07-16 10:09

【摘要】：随着小型风机、屋顶光伏等分布式能源(DG)在用户侧的投入运行,家居混合供电系统的智能化发展,及柔性负荷在家庭用电设备比重的不断提升,充分使用DG提供的自产电能以实现家居能量体系的经济化运行越来越得到用户的关注。然而,由于受风速、光照强度等环境因素的影响,DG供电量在不同时刻具有波动性、随机性与间歇性,直接采用其当前时刻的产电量为负荷供电存在一定局限性,因而,合理规划柔性负荷的用电时段,制定储能设备的充放电策略,综合优化家居混合供电系统中的能量分配具有重要理论意义和市场价值。本文设定在用户侧安装含能量消耗控制器的智能电表,实现实时电价与负荷用电量间的信息双向通讯。通过线性不等式约束条件建立柔性负荷工作模型,在智能电表中设置需求响应程序,快速计算得出设备最佳用电时段,自动设定设备的开启与关闭,合理规划蓄电池的充放电策略。该家居混合供电系统能量优化调度方法主要包括三部分算法：(1)建立以减少用电成本与寻求电量供需平衡为双重目标的整数不等式规划问题,采用遗传算法(GA)搜索最优的“DG-负荷”供需关系,规划出最优的柔性负荷用电时段以匹配DG供电状况；(2)采用循环自动寻优规划,以实时电价(RTP)为调节杠杆,转移部分负荷的工作时段以降低从电网处的购电费用；(3)采用分段判断的方式搜索最优的“DG-储能-负荷”能量优化模式,通过蓄电池的充放电动作,动态转移DG的供电量使其与规划好的负荷用电需求相匹配,最大限度发挥DG利用效率。在此过程中,通过实时电价辅助从大电网向蓄电池或负荷供电的方式,弥补供需差异,最大程度降低购电费用。本文通过MATLAB仿真平台搭建智能家居混合供电系统模型,构造总电价最小化、效用最大化的能量优化调度模式,并通过一系列的实验证明所提算法在完善供需匹配度、提高DG电能利用率以及用户经济效益方面的有效性,并验证了当DG或RTP数据存在日前预测误差时,基于负荷控制与储能控制的能量优化调度算法所具备的鲁棒性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM73
【图文】：

智能家居,负荷管理系统

整理出以下所示的从不同角度看待需求响应在能量优化调度中应用的方案。方案一（从负荷控制角度考虑）：如图1-1所示为需求侧负荷管理系统[8]，智能家居能量系统通过智能电网接口与外界电网相连，并通过智能电表接收电力市场的实时电价信息，而在系统内部，负荷预测器可以根据家庭里前几天相关系2

充放电,策略,文献,太阳能发电

无法得到实时调度效果。方案二（从储能控制角度考虑）：提出如图1-2所示的充放电策略[9],有别于传统的储能设备充放电方式，虽然早上时段有电量剩余，但并不对其进行充电操作，而是当满足充电约束条件五;=,,(?) >0.7 ，即当前太阳能发电量大于0.7倍的最大太阳能发电量时，才对蓄电池进行充电，使其可以充分利用一天中12:00-14:00的PV产能最大时段的电量。此外，还提出从主控制器到能量储能系统(ESS)控制再到蓄电池荷电状态(SOC)控制的总体流程，指出SOC在充电、放电、待机三种状态下的切换条件，并给出SOC的安全工作范围20%?90%

混合供电,实时电价,家居

化家庭能源结构，以期达到节约能源、降低费用支出的目的。本文所研究的家居混合供电系统框架如图2-1所示，屋顶安装光伏发电板，屋前安装小型风机，作为分布式发电设备形成混合供电系统。智能电表(AdvancedMetering Infrastructure, AMI)[39]为用户实时传徸大电网中不断更新的实时电价数据，为其间运行着的能量消耗控制器的调度抉择提供外界参考信息。家庭用电负荷包含刚性负荷、不可中断负荷、可中断负荷，且提供锂电池等储能设备支撑能量调度。家庭所有用电设备和储能设备均连接到家庭局域网(Home AreaNetwork，HAN)[4g_4i]中，通过ZigBee组网进行节点通信[42]，并快速响应与系统调度决策，最终

【参考文献】