计及实时电价的家居混合供电系统能量优化调度方法

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。

目录

声明

摘要

图目录

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 需求响应的国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状及评估

1．2．2 国内研究现状及评估

1．3 本文主要工作

1．4 本文组织结构

第2章 家居混合供电系统的负荷建模

2．1 家居混合供电系统的整体框架

2．2 实时电价RTP

2．3 家居分布式混合供电源DG

2．4 家居用电负荷

2．4．1 用电负荷分类及其特性

2．4．2 柔性负荷工作建模

2．5 本章小结

第3章 基于DG和RTP的负荷控制

3．1 需求响应

3．2 基于DG的负荷控制模型及算法

3．2．1 目标函数及约束条件

3．2．2 算法选取及实现流程

3．2．3 改进遗传算法的分解执行步骤

3．3 基于RTP的负荷控制模型及算法

3．3．1 目标函数及约束条件

3．3．2 算法选取及实现流程

3．3．3 循环自动寻优规则的分解执行步骤

3．4 基于DG和RTP的负荷控制算例分析

3．4．1 仿真系统及参数选取

3．4．2 仿真结果对比

3．5 本章小结

第4章 基于储能设备的能量优化调度

4．1 储能设备的关键影响因子

4．2 基于储能设备的能量优化模型

4．2．1 目标函数及约束条件

4．2．2 算法选取及实现流程

4．2．3 蓄电池储能优化调度策略

4．3 算例分析

4．3．1 蓄电池参数选择

4．3．2 算法实现过程

4．3．3 仿真算例结果

4．4 本章小结

第5章 算法的经济性评估及抗干扰性研究

5．1 基于负荷控制与储能控制的能量优化调度

5．1．1 仿真案例设计

5．1．2 电池容量评估

5．1．3 DG与负荷匹配度评估

5．1．4 DG利用率评估

5．2 算法的经济性评估

5．3 算法的抗干扰性研究

5．3．1 日前预测误差

5．3．2 算法的鲁棒性

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简介

致谢