一種考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)運行優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，引進了實時電價與可控負荷，將用戶用電成本，暖通空調(diào)(HVAC)與電熱水器(EWH)分別與對應的目標溫度的差值最小化作為優(yōu)化目標，將分布式電源為負荷供電與為儲能充電的比例，以及可延遲負荷的延遲時間，可計劃負荷的工作狀態(tài)作為決策變量，采用微分進化算法進行優(yōu)化仿真，仿真與優(yōu)化運行結(jié)果進行分析。可延遲負荷的可延遲性與可計劃負荷運行狀態(tài)的可選擇性均得到體現(xiàn)和挖掘，驗證了優(yōu)化方法的有效性和適用性。本發(fā)明充分體現(xiàn)實時電價對用戶用電習慣的引導作用；并將可控負荷分為兩部分，體現(xiàn)了負荷的可調(diào)控性；充分利用了需求側(cè)資源，為微電網(wǎng)經(jīng)濟運行提供了理論支持。
【專利說明】-種考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)運行優(yōu)化方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)微電網(wǎng)【技術領域】，是一種微電網(wǎng)運行的優(yōu)化方法，特別涉及 一種考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)運行優(yōu)化方法。

【背景技術】
[0002] 微電網(wǎng)作為分布式能源與需求響應的有效載體，在實現(xiàn)分布式能源、儲能、負荷一 體化，實現(xiàn)分布式能源就地消納、提高能效，以及作為大電網(wǎng)的有益補充等方面具有獨特優(yōu) 勢。需求響應是提高微電網(wǎng)用戶的需求彈性和響應能力，合理分攤市場風險，實現(xiàn)微電網(wǎng)運 行優(yōu)化、以用戶為主體的用電經(jīng)濟性目標的重要基礎和有力保障。需求響應把改變資源消 費方式而降低的能源需求也視為一種資源，與傳統(tǒng)能源一起參與到微電網(wǎng)優(yōu)化中。其目的 是更有效地利用供需方資源，使需求分配更趨合理，提高需求側(cè)各種資源的使用效率，使供 電側(cè)與用電側(cè)都能從中獲益，引導電力用戶優(yōu)化用電方式，提高微電網(wǎng)運行的整體效益。
[0003] 關于用戶側(cè)微電網(wǎng)的優(yōu)化運行問題，現(xiàn)有研究通常從滿足一定的基本負荷需求的 角度出發(fā)，對微電網(wǎng)的運行成本進行優(yōu)化，未考慮對需求側(cè)資源的控制和利用，以及多種需 求側(cè)資源的組合后在微電網(wǎng)優(yōu)化運行中的效果和優(yōu)勢。電價激勵與可控負荷是微電網(wǎng)需求 響應中重要的控制因子。為了充分發(fā)揮微電網(wǎng)的作用，本文在微電網(wǎng)的優(yōu)化運行中引入了 實時電價與可控負荷。固定電價與不可控負荷很難使用戶參與到需求側(cè)管理中。為了將需 求側(cè)資源的潛力充分挖掘出來，本文通過實時電價的引導與對可控負荷的規(guī)劃，使用戶能 夠按照整體經(jīng)濟效益最高的方式調(diào)整用電習慣。
[0004] 鑒于上述背景，對微電網(wǎng)運行與優(yōu)化問題展開研究，在電價激勵與可控負荷管理 的基礎上分析各種分布式電源的運行特性，確定分布式電源調(diào)度順序，進行合理的功率分 配，對于實現(xiàn)微電網(wǎng)運行中的節(jié)能降耗，電池利用率的提高等目標，具有重要的作用和積極 的意義。對于將來把管理、信息、通訊和控制等新興技術與微電網(wǎng)相結(jié)合，建立智能微電網(wǎng)， 應對電力行業(yè)未來的挑戰(zhàn)具有基礎作用和指導意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有微電網(wǎng)運行優(yōu)化方法的不足與缺點，提出一種考慮實 時電價與可控負荷的微電網(wǎng)運行優(yōu)化方法。該方法能充分體現(xiàn)實時電價對用戶用電習慣的 引導作用與負荷的可調(diào)控性，并考慮了用戶的舒適度，充分利用了需求側(cè)資源，為微電網(wǎng)的 經(jīng)濟運行提供了一種更符合用戶需求的方案。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] -種考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，包括以下步驟：
[0008] 1)對可控負荷進行分類；
[0009] 2)根據(jù)負荷類型確定每種負荷的相關參數(shù)；
[0010] 3)用戶設定HVAC與EWH溫度的上下限，計算目標溫度；
[0011] 4)獲取一天中的光伏出力，風電出力，實時電價數(shù)據(jù)與儲能電池的相關參數(shù)；
[0012] 5)初始化微分進化算法中的參數(shù)；
[0013] 6)更新迭代次數(shù)，從第1個個體開始執(zhí)行算法步驟；
[0014] 7)初始化種群中的個體，生成基礎矢量，計算每個個體的適應度值；
[0015] 8)從當代個體中選擇三個不同的個體，對目標個體執(zhí)行變異操作生成變異個體；
[0016] 9)在目標個體和變異個體之間執(zhí)行交叉操作生成試驗個體；
[0017] 10)確定試驗個體與目標個體每個時段的總負荷，求和得出一天的總負荷；
[0018] 11)計算試驗個體的適應度值，與目標個體進行對比，執(zhí)行選擇操作；
[0019] 12)更新個體，返回步驟8)，直到遍歷種群為止；
[0020] 13)判斷當代的最優(yōu)解是否滿足終止條件或迭代次數(shù)是否達到上限，若是，則終止 算法，得到最優(yōu)解；否則，返回步驟6)。
[0021] 進一步的，所述步驟1)對可控負荷的分類中，將可控負荷分為可延遲負荷與可計 劃負荷，其中可延遲負荷運行期間不能被中斷，但可以在一定時間范圍內(nèi)延遲啟動，包括洗 衣機，洗碗機和干衣機等；可計劃負荷可以在一定時間范圍內(nèi)延遲啟動，啟動后也可以被隨 意中斷，直到任務完成為止，包括電動汽車充電，HVAC，EWH等。
[0022] 進一步的，所述步驟2)中確定可控負荷的參數(shù)包括對電器可能的運行狀態(tài)進行 編碼，確定不同運行狀態(tài)下電器的功率，電器一天中的運行持續(xù)時間，設定的啟動時間。
[0023] 進一步的，可控負荷中可延遲負荷的參數(shù)還包括啟動的可延遲時間。
[0024] 進一步的，所述步驟3)中每個時段的目標溫度是依據(jù)實時電價而確定的。目標溫 度曲線的走勢與電價恰好相反，從而達到在低電價時所需溫度較高（耗電量高），在高電價 是所需溫度較低（耗電量低）的優(yōu)化目標，具體的計算方法為：
[0025]

【權利要求】
1. 一種考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 對可控負荷進行分類； 2) 根據(jù)負荷類型確定每種負荷的相關參數(shù)； 3) 用戶設定HVAC與EWH溫度的上下限，計算目標溫度； 4) 獲取一天中的光伏出力，風電出力，實時電價數(shù)據(jù)與儲能電池的相關參數(shù)； 5) 初始化微分進化算法中的參數(shù)； 6) 更新迭代次數(shù)，從第1個個體開始執(zhí)行算法步驟； 7) 初始化種群中的個體，生成基礎矢量，計算每個個體的適應度值； 8) 從當代個體中選擇三個不同的個體，對目標個體執(zhí)行變異操作生成變異個體； 9) 在目標個體和變異個體之間執(zhí)行交叉操作生成試驗個體； 10) 確定試驗個體與目標個體每個時段的總負荷，求和得出一天的總負荷； 11) 計算試驗個體的適應度值，與目標個體進行對比，執(zhí)行選擇操作； 12) 更新個體，返回步驟8)，直到遍歷種群為止； 13) 判斷當代的最優(yōu)解是否滿足終止條件或迭代次數(shù)是否達到上限，若是，則終止算 法，得到最優(yōu)解；否則，返回步驟6)。
2. 根據(jù)權利要求1所述考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，其特征在 于，所述步驟1)中，將可控負荷分為可延遲負荷與可計劃負荷，其中可延遲負荷運行期間 不能被中斷，但可以在一定時間范圍內(nèi)延遲啟動，包括洗衣機，洗碗機和干衣機；可計劃負 荷可以在一定時間范圍內(nèi)延遲啟動，啟動后也可以被隨意中斷，直到任務完成為止，包括電 動汽車充電，HVAC，EWH。
3. 根據(jù)權利要求1所述考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，其特征在 于，所述步驟2)中確定可控負荷的參數(shù)包括對電器可能的運行狀態(tài)進行編碼，確定不同運 行狀態(tài)下電器的功率，電器一天中的運行持續(xù)時間，設定的啟動時間。
4. 根據(jù)權利要求1所述考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，其特征在 于，所述可控負荷中可延遲負荷的參數(shù)還包括啟動的可延遲時間。
5. 根據(jù)權利要求1所述考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，其特征在 于，所述步驟3)中每個時段的目標溫度是依據(jù)實時電價而確定，具體的計算方法為： D D T - T - f_/y -T ) χ i arg et χ max V q 〇 * max x min, vmax vmin 其中Tta_為目標溫度，Tmax與Tmin為用戶設定的上下限，R max與Rmin分別表示一天中的 最高電價值與最低電價值。
6. 根據(jù)權利要求1所述考慮實時電價與可控負荷的微電網(wǎng)優(yōu)化運行方法，其特征在 于，所述步驟5) -14)為微分進化算法的步驟，算法中將分布式電源為負荷供電與為儲能 充電比例，以及可延遲負荷的延遲時間，可計劃負荷的工作狀態(tài)作為決策變量，將用戶用電 成本，HVAC與EWH分別與對應的目標溫度的差值作為適應度函數(shù)，具體計算方法為： mm 廠(.'\-) = ^[(E-ix^iE^.+E^))):;:/?]"+[(7；,,I；f -Thrm + 其中，E-(X*(EPV+EW)))*R為用戶的用電成本； X為優(yōu)化的比例參數(shù)，表示分布式能源供給負荷用電的比例，用于確定分布式能源在為 電池充電與為負荷供電之間的最優(yōu)比例關系； E是居民用戶的所有家用電器消耗的能量； R是在模型計算中當下時刻的實時電價，隨時間而變化； Epv表示光伏能源在當下時刻的總發(fā)電量； Ew表示風力發(fā)電機在當下時刻的總發(fā)電量； (Thva「Thvac;_togJ + (T"h-Tef t)為HVAC與EWH分別與對應的目標溫度的差值； Thva。與TOTh分別表示空氣與熱水依據(jù)HVAC與EWH運行狀態(tài)調(diào)整的溫度變化； ThraOr^get與Tewh tar^et分別表不用戶設定的目標溫度。
【文檔編號】G06Q10/04GK104268652SQ201410509759
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】李鵬, 郭曉斌, 許愛東, 雷金勇, 黃燾, 劉念, 湯慶峰, 樊瑋 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 華北電力大學