含分布式能源的家庭能量管理系统优化调度研究

摘要

随着家庭用电的不断增长和分布式新能源的逐渐引入，家庭用户的购电成本优化问题正受到人们的更多关注，采用家庭能量管理系统正是应对这些问题的有效途径。
　　本文提出了家庭能量管理系统优化调度模型，其充分考虑了家庭用电设备的运行情况、分布式发电系统、储能设备以及EV的充放电情况来对家庭能源结构进行优化，家庭能量管理系统是可以满足电价和家庭用电负荷波动的自我调节系统，希望能够起到降低能耗、保证用户安全用电、节约购电成本、提高电网可靠性和稳定性的目的，主要研究内容如下:
　　(1)介绍了家庭能量管理系统的结构，分析了家庭能量管理系统的优化调度算法，对智能电网和需求响应、智能家居、新能源发电以及储能等相关技术进行讨论阐述，并对家庭能量管理系统中用电设备和能源的优化调度及未来发展方向做了说明和分析。
　　(2)考虑了从电网适时买入电能并结合PV系统发电的基础上，建立了一种新型家庭能量管理系统调度的优化仿真模型。家用电器日常运行状态信息会由用户提前输入给调度系统，同时考虑电网规定的功率约束限制和实时电价，引入整数规划方法和遗传算法建模，此外，将用户满意度也纳入调度模型进行考虑分析。
　　(3)提出基于一种含储能的家用设备的分类方法并给出对应的数学描述，其中对家用设备的分类基本涵盖了家庭的常用设备，在上述设备分类的基础上建立了分时电价条件下的家庭负荷优化调度模型，该模型以家庭购电开支最省与家庭负荷峰谷差最小化为目标，结合多类设备和分布式新能源的协调，并将储能设备和多余电能反向出售给电网也考虑在内。
　　(4)研究计及电动汽车、风力发电装置和储能的家庭能量管理问题，提出了兼顾风能出力、电动汽车充放电功率以及分时电价的能量管理策略，同时，将EV的充放电管理和用户的出行需求考虑在内。在上述条件下，建立以电动汽车充放电功率为优化变量，以经济性最优为控制目标的家庭能量管理模型。所述策略可以较为灵活的利用EV和储能的状态进行充放电操作，并能最大化利用可再生能源发电。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 家庭能量管理系统简介

1．2．1 家庭能量管理系统基本框架

1．2．2 家庭能量管理系统的发展及存在的问题

1．3 家庭能量管理系统的国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 论文主要研究内容

第二章 家庭能量管理系统优化调度分析

2．1 引言

2．2 家庭能量管理系统结构

2．3 家庭能量管理系统核心技术

2．3．1 优化调度算法

2．3．2 智能电网和需求响应

2．3．3 智能家居技术

2．4 家庭能量管理系统核心设备

2．4．1 分布式发电系统

2．4．2 储能设备

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 系统组成

3．3 家居优化调度模型

3．3．1 调度对象

3．3．2 用电费用最省调度模型

3．3．3 考虑用户满意度的调度模型

3．4 调度仿真模型的工作流程

3．5 算例仿真与分析

3．5．1 输入数据

3．5．2 用电费用最省模型调度结果

3．5．3 考虑用户满意度的调度结果

3．6 本章小结

第四章 含储能设备的家居负荷建模与优化模型

4．1 引言

4．2 设备分类及其数学描述

4．2．1 无储能不可控设备

4．2．2 无储能可控设备

4．2．3 直接储能可控设备

4．2．4 间接储能可控设备

4．3 优化运行决策模型

4．3．1 家居设备

4．3．2 光伏发电系统

4．3．3 分时电价

4．3．4 目标函数及约束条件

4．4 算例仿真与分析

4．4．1 参数设置

4．4．2 不同类别设备对分时电价的响应

4．4．3 多策略分析

4．4．4 多场景分析

4．5 本章小结

第五章 计及电动汽车的家庭能量优化模型

5．2．2 充放电能量特性

5．2．3 充放电功率范围

5．3 能量管理策略

5．4 能量优化管理模型

5．4．1 目标函数

5．4．2 约束条件

5．4．3 能量管理方案

5．5 算例仿真与分析

5．5．1 参数设置

5．5．2 情景1结果分析

5．5．3 情景2结果分析

5．5．4 情景3结果分析

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术成果及参加科研情况