基于实时电价的家居型微电网能量优化调度研究及实现

摘要

随着智能电网建设的推进，微电网以一种独特的需求侧资源运营模式在配电网中异军突起，在提高新能源利用率的同时有效地缓解了电网高峰负荷压力。近年来随着小型风机、屋顶光伏等分布式电源（DG)在用户侧投入运行，储能电池性能的提升，以及家居柔性负荷总体占比的日益增加，家居型微电网以一种新的微网形态出现在公众视野。通过对家居型微电网的优化调度，合理规划柔性负荷和储能电池的运行状态并对其进行有效的控制，综合优化家居微电网能量分配，对提高分布式新能源的消纳水平，降低家庭用电成本具有重要的理论意义和市场价值。
　　本文立足于用户侧，以广义需求侧资源为基础，提出了实时电价机制下面向用户体验的家居型微电网能量优化调度方法。首先根据家居负荷运行及功能特性对负荷资源进行分类并通过线性不等式约束构建柔性负荷工作模型。其次，针对智能用电过程中用户对用能舒适性的追求，以及用户用能行为模糊性所引起家居能量优化调度方案与实际用能需求相冲突的考虑，提出用户体验度的概念，并基于柔性负荷分类建立用户体验度量化模型。然后，建立面向用户体验的家居型微电网能量优化调度模型，并将其目标函数建立在减少用电成本和促进新能源消纳的目标之上，将用户体验指数作为约束项纳入优化模型，利用改进遗传算法对不同类型负荷及储能电池的运行状态进行优化求解。最后，通过 MATLAB仿真平台搭建了家居型微电网能量优化调度模型，仿真实例验证了用户体验指数的有效性以及面向用户体验的能量优化调度模型的经济性与鲁棒性。该模型可为需求侧家庭能量管理的应用和推广提供理论支撑和应用参考。
　　在系统研发方面，本文设计了具有三层架构的智能家居能量管理系统，自下而上分为设备感知层、交互过程层和服务控制层，并针对各层进行了系统设计。设备感知层用于对家居电器进行用电信息采集与控制，对设备组网方案、数据传输方式及通讯规约进行了设计；交互过程层作为设备感知层与服务控制层的纽带，用于整个系统通信服务，对其核心组件通信平台及数据库进行了设计；服务控制层承载能量管理服务系统，通过C/S模式为用户提供能量系统监控、能效评估及能量优化调度等服务。

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