一種家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)微電網(wǎng)，更具體地說，設(shè)及一種家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)為電力系統(tǒng)提供了一種可再生能源發(fā)電和儲能系統(tǒng)，是用戶需求的一種分 布式集合形式，也是分布式協(xié)調(diào)可再生能源與用戶負荷的理想平臺。在微電網(wǎng)的運行過程 中，由于用戶用電行為的隨機性及可再生能源（光伏/風電）輸出的波動性，未來的負荷數(shù) 據(jù)、新能源發(fā)電數(shù)據(jù)、電價數(shù)據(jù)都難W準確地預(yù)測，使用戶側(cè)微電網(wǎng)中能量流與信息流的時 變性急劇增大，大大提高了保證實時能量供需平衡的難度，需要快速有效的能量控制，使用 戶對優(yōu)化決策的實時性要求愈來愈高。因此，需要一種在可再生能源發(fā)電、用戶負荷與電網(wǎng) 電價的任意波動下快速調(diào)控能量W提高用戶效用函數(shù)的在線優(yōu)化方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于：提供家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法，只需要獲取當下時刻微電 網(wǎng)系統(tǒng)中的各種狀態(tài)即可得出當下時刻對微電網(wǎng)的調(diào)控決策。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法，它包括如下 步驟：（1)對家居電器進行分類；似確定系統(tǒng)目標函數(shù)、決策變量與相關(guān)的約束條件，形成 原始全局優(yōu)化問題；(3)針對可控負荷隊列，確定李雅普諾夫函數(shù)與李雅普諾夫漂移；(4) 依據(jù)李雅普諾夫優(yōu)化方法將原始全局優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為每個時刻的子問題；(5)獲取當下時 刻的光伏出力，電價，可控負荷的相關(guān)數(shù)據(jù)；(6)將光伏出力按照一定原則在各類負荷中進 行預(yù)分配；(7)對當下時刻的子問題進行求解，得到當下時刻的決策變量；(8)更新時間到 下一時刻，返回步驟6,直到整個優(yōu)化時間區(qū)間結(jié)束。
[0005] 作為本發(fā)明的一種改進，在步驟（1)中，所述家居電器分為基線負荷與可控負荷， 所述基線負荷為需要立即啟動且不能中斷的設(shè)備，所述可控負荷為不需要立即啟動且啟動 后也可W被隨意中斷的設(shè)備。
[0006] 作為本發(fā)明的一種改進，所述基線負荷包括照明、電腦、電視、娛樂設(shè)施和冰箱，所 述可控負荷包括HVAC(Heating、VentilationandAirConditioning,供熱、通風及空調(diào)）、 熱水器與電動汽車。
[0007] 作為本發(fā)明的一種改進，步驟（2)中，所述系統(tǒng)目標函數(shù)為最小化用電成本，所述 決策變量為可控負荷每個時刻的功率消耗，所述約束條件包括可控負荷的功率約束。
[000引作為本發(fā)明的一種改進，步驟（3)中，所述可控負荷隊列有S個隊列 紛>)蘭往(0,包(0)，分別為HVAC、熱水器與電動汽車，李雅普諾夫函數(shù)為設(shè)餅作/2，代表S個負荷隊列的擁擠度，李雅普諾夫漂移定義為 A(0(0) ^阻{I從(f+ 1)) --1從(0)恰的，為李雅普諾夫函數(shù)值相鄰時刻變化值的期 望。
[0009] 作為本發(fā)明的一種改進，步驟巧）中，所述可控負荷的相關(guān)參數(shù)包括可控負荷的 額定功率、每個時刻的隨機負荷需求W及用戶設(shè)定HVAC運行的標準溫度。
[0010] 作為本發(fā)明的一種改進，步驟化）中，所述光伏的輸出功率首先滿足基線負荷，若 仍有剩余，將根據(jù)可控負荷的優(yōu)先級與延遲約束依次進行分配，可控負荷的優(yōu)先級依次為 熱水器、HVAC、電動汽車。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法在可再生能源發(fā)電，用戶負 荷與電網(wǎng)電價的任意波動下快速調(diào)控能量W提高用戶效用，不依賴任何未來發(fā)電量，負荷， 電價的數(shù)據(jù)，只需要獲取當下時刻微電網(wǎng)系統(tǒng)中的各種狀態(tài)即可得出當下時刻對微電網(wǎng)的 調(diào)控決策。隨著智能電網(wǎng)，通信技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明為微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行提供了一種成本 低、可行性高的方案。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明的方案及其有益技術(shù)效果進行詳細說 明。
[0013] 圖1為本發(fā)明家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法流程圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的微電網(wǎng)系統(tǒng)組成圖。
[0015] 圖3為熱水器優(yōu)化前后的運行時間對比圖。
[0016] 圖4為電動汽車優(yōu)化前后的運行時間對比圖。
[0017] 圖5為HVAC優(yōu)化前后的運行時間對比圖。 陽01引圖6為HVAC優(yōu)化后室內(nèi)溫度與室外溫度的對比圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，W下結(jié)合附圖 和【具體實施方式】，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解的是，本說明書中描述的具體實 施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。
[0020] 請參閱圖1，本發(fā)明家居微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法包括下列步驟：
[0021] 步驟1 :對家居電器進行分類；
[0022] 步驟2:確定系統(tǒng)目標函數(shù)、決策變量與相關(guān)的約束條件，形成原始全局優(yōu)化問 題；
[0023] 步驟3 :針對可控負荷隊列，確定李雅普諾夫函數(shù)與李雅普諾夫漂移；
[0024] 步驟4 :依據(jù)李雅普諾夫優(yōu)化方法將原始全局優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為每個時刻的子問 題；
[00對步驟5 :獲取當下時刻的光伏出力，電價，可控負荷的相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0026] 步驟6 :將光伏出力按照一定原則在各類負荷中進行預(yù)分配；
[0027] 步驟7 :對當下時刻的子問題進行求解，得到當下時刻的決策變量。
[0028] 步驟8 :更新時間到下一時刻，返回步驟6,直到整個優(yōu)化時間區(qū)間結(jié)束。
[0029] 在步驟1中，對家居電器的分類是將家居電器分為基線負荷與可控負荷，其中基 線負荷需要立即啟動且不能中斷，不可調(diào)控，包括照明，電腦，電視，娛樂設(shè)施，冰箱等?？?控負荷不需要立即啟動，啟動后也可W被隨意中斷，包括HVAC化eating,Ventilationand AirConditioning,供熱、通風及空調(diào)），熱水器與電動汽車。
[0030] 在步驟2中，系統(tǒng)目標函數(shù)為最小化用電成本，決策變量為可控負荷（HVAC、熱水 器、電動汽車）每個時刻的功率消耗，約束條件包括可控負荷的功率約束等。
[0031] 在步驟3中，可控負荷隊列有S個隊列餅〇 =(公(0,經(jīng)(0,結(jié)(0)，分別為HVAC， 熱水器與電動汽車。李雅普諾夫函數(shù)為/ 2，代表S個負荷隊列的擁擠度。 李雅普諾夫漂移定義為A沿(/))蘭狙(丘訟(n-1)) -L訟(0)K如)}，為李雅普諾夫函數(shù)值 相鄰時刻變化值的期望。
[0032] 在步驟4中，李雅普諾夫優(yōu)化方法解除了原始問題在時間尺度上的禪合關(guān)系，將 原問題轉(zhuǎn)換為每個時刻的線性規(guī)劃問題，不依賴系統(tǒng)中任何未來的信息，只需要當下時刻 的相關(guān)變量即可進行求解。
[0033] 在步驟5中，可控負荷的相關(guān)參數(shù)包括可控負荷的額定功率，每個時刻