一種家庭用戶智能用電模式調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用電調(diào)度領(lǐng)域，具體設(shè)及一種家庭用戶智能用電模式調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球的環(huán)境日益惡化、氣候變暖，電力用戶對(duì)電能的要求不 斷提高，加之用電負(fù)荷越來越多，峰谷差逐漸增大，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、削峰填谷是當(dāng)下關(guān) 注的焦點(diǎn)，也是傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了解決運(yùn)一系列問題，世界各國致力于建 設(shè)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)境友好的智能電網(wǎng)。我國對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展相當(dāng)重視，國家 電網(wǎng)公司在"2009年特高壓輸電技術(shù)國際會(huì)議"上提出了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，并對(duì)其作出了具體 的未來規(guī)劃。智能用電作為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要支柱，受到了廣泛的重視和關(guān)注。通過 從傳統(tǒng)的需求側(cè)管理向需求側(cè)響應(yīng)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和用戶的雙向信息互動(dòng)，進(jìn)一步優(yōu)化 電力負(fù)荷的用電模式，達(dá)到供電側(cè)和需求側(cè)的電力平衡的目的。為了更好地建設(shè)可持續(xù)發(fā) 展、環(huán)境友好型社會(huì)，國家對(duì)分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的推廣和應(yīng)用。鑒于太陽能不受地域 限制，可W直接利用，屬于清潔能源之一，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為了人們能 源供應(yīng)的焦點(diǎn)，越來越多的電力用戶利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，而且國家對(duì)于光伏發(fā)電的支持力 度不斷增大，建立了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，提高了用戶使用光伏發(fā)電的積極性。目前的用電模式 調(diào)度方法較少對(duì)用戶負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的分類，不能夠合理、高效的調(diào)度負(fù)荷;較少運(yùn)用實(shí)時(shí)電 價(jià)機(jī)制對(duì)用戶進(jìn)行需求響應(yīng)，無法調(diào)動(dòng)用戶參與智能用電的積極性。
[0003] 在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，智能家居作為新興產(chǎn)業(yè)為家庭用戶帶來了更多的便 利，而且伴隨著智能插座、掌上電力app等一些配套措施的提出和不斷完善，得到了廣泛家 庭用戶的認(rèn)可，并對(duì)其進(jìn)行了日常生活的應(yīng)用，從而如何合理的對(duì)智能家居的用電進(jìn)行調(diào) 度成為了家庭用戶關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種家庭用戶智能用電模式調(diào)度方法， 針對(duì)家庭用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行了詳細(xì)的分類，考慮用戶對(duì)各類負(fù)荷的滿意度，在考慮光伏 發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制讓用戶參與需求響應(yīng)，基于雙層規(guī)劃理論建立智能 用電調(diào)度模型。
[0005] 實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：
[0006] -種家庭用戶智能用電模式調(diào)度方法，所述方法包括：
[0007] (1)構(gòu)建家庭用戶負(fù)荷的分類模型；
[000引（2)構(gòu)建用戶對(duì)家電的滿意度模型；
[0009] (3)構(gòu)建用戶用電量花費(fèi)模型；
[0010] (4)構(gòu)建用戶的總體平均滿意度模型；
[0011] (5)構(gòu)建智能用電調(diào)度總體模型；
[0012] (6)通過CPLEX求解建立的模型，得到最適合家庭用戶智能用電模式的調(diào)度方案。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述構(gòu)建家庭用戶負(fù)荷的分類模型，包括:對(duì)未來一天的 每小時(shí)進(jìn)行等時(shí)段的劃分，建立負(fù)荷運(yùn)行的開始到結(jié)束時(shí)段區(qū)間、各時(shí)段的用電量和每次 運(yùn)行時(shí)間的數(shù)學(xué)表達(dá)方式，在此基礎(chǔ)上對(duì)負(fù)荷的用電特性進(jìn)行分析。
[0014] 優(yōu)選的，所述構(gòu)建用戶對(duì)家電的滿意度模型，包括:對(duì)不同種類負(fù)荷的特性分析， 確定用戶對(duì)各類負(fù)荷的滿意度衡量標(biāo)準(zhǔn)。
[0015] 優(yōu)選的，所述構(gòu)建用戶用電量花費(fèi)模型，包括：用智能算法進(jìn)行實(shí)時(shí)電價(jià)的預(yù)測(cè)， 考慮家庭用戶的可調(diào)度負(fù)荷、不可調(diào)度負(fù)荷和光伏發(fā)電和用戶買電和賣電的情況，運(yùn)用實(shí) 時(shí)電價(jià)確定用戶的電量總花費(fèi)。
[0016] 優(yōu)選的，所述構(gòu)建用戶的總體平均滿意度模型，包括:計(jì)算各類負(fù)荷的平均滿意 度，并對(duì)各類負(fù)荷進(jìn)行加權(quán)求和再平均。
[0017] 優(yōu)選的，所述構(gòu)建智能用電調(diào)度總體模型，包括：利用雙層規(guī)劃理論，對(duì)已經(jīng)研究 的用戶用電量花費(fèi)和總體平均滿意度進(jìn)行雙層規(guī)劃，確定上層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)和約束條 件、下層規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。
[0018] 優(yōu)選的，所述分類模型包括:不可中斷用電器模型、離散型功率穩(wěn)定用電器模型和 連續(xù)型功率變化用電器模型。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0020] 本發(fā)明通過對(duì)家庭用戶負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的分類，能夠更為合理、高效的調(diào)度負(fù)荷;運(yùn) 用實(shí)時(shí)電價(jià)機(jī)制對(duì)用戶進(jìn)行需求響應(yīng)，在考慮光伏發(fā)電的基礎(chǔ)上，綜合考慮用戶關(guān)屯、的電 量花費(fèi)和滿意度的問題，提高了用戶的經(jīng)濟(jì)效益，調(diào)動(dòng)了用戶參與智能用電的積極性，從而 進(jìn)一步優(yōu)化負(fù)荷曲線，減小系統(tǒng)調(diào)峰壓力。
【附圖說明】
[0021] 圖1為家庭用戶智能用電模式調(diào)度方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023] 1、建立家庭用戶負(fù)荷的分類模型
[0024] 假設(shè)A是家庭用戶負(fù)荷的集合，每個(gè)用電器aEA，我們對(duì)用戶負(fù)荷未來一天24小時(shí) 的用電模式進(jìn)行調(diào)度研究，由于有的用電器運(yùn)行時(shí)段不是W小時(shí)為單位，所W每個(gè)時(shí)段并 不是用1個(gè)小時(shí)來定義，而是把每個(gè)小時(shí)進(jìn)行更細(xì)致的劃分成相等的時(shí)段0,定義d = i為每 巧 小時(shí)的時(shí)段數(shù)量，總時(shí)段數(shù)D = 24*d。定義電能消耗向量範(fàn)=[義]，.,.￡，...，/。。]，尤讀示用電器 a在第1個(gè)時(shí)段的電能消耗量，調(diào)度時(shí)段為D個(gè)，用aa，i3a分別表示用電器a參與調(diào)度的開始和 結(jié)束時(shí)段，tna表示用電器a的每次運(yùn)行時(shí)間，》巧f分別為用電器a的最大運(yùn) 行功率、最小運(yùn)行功率和額定功率。對(duì)于家庭用戶負(fù)荷，其中一部分是不參與調(diào)度的，把運(yùn) 類負(fù)荷定義為不可調(diào)度負(fù)荷。在此只是對(duì)可W參與調(diào)度的負(fù)荷進(jìn)行分類，將其分為Ξ類:不 可中斷用電器、離散型功率穩(wěn)定用電器和連續(xù)型功率變化用電器，W下對(duì)運(yùn)些負(fù)荷進(jìn)行逐 一介紹：
[0025] (1)不可中斷用電器
[0026] 在家庭用電器中，一般類型的負(fù)荷在運(yùn)行過程中是可W根據(jù)用戶在日常生活中的 實(shí)際用電情況選擇是中斷還是繼續(xù)運(yùn)行，但是有一部分用電器是不能選擇的，一旦處于運(yùn) 行狀態(tài)就不能中斷，否則會(huì)影響其工作，運(yùn)類負(fù)荷定義為不可中斷用電器，用Αυ來表示。
[0027] 假設(shè)aEAu是不可中斷用電器，δ。表示其運(yùn)行需要持續(xù)的時(shí)段，它在巧嚴(yán)的功率下 運(yùn)行，并引入0-1變量和〇/打，且和(^於/表示的均是動(dòng)作量。當(dāng)該類負(fù)荷從停止運(yùn)行狀 態(tài)變?yōu)殚_始運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其停止運(yùn)行狀態(tài)的最后時(shí)段〇Α?=1，當(dāng)處于其它的動(dòng)作時(shí)二0 而當(dāng)該類負(fù)荷從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ惯\(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)的最后時(shí)段戴'=1，處于其它 動(dòng)作時(shí)9/C =0。因此，得出W下公式：
[0031] 對(duì)于不可中斷用電器，其消耗電量與下面引入的0-1變量有關(guān)。在此再一次引入Ο? ι 變量《，且 4 表示的是狀態(tài)量。當(dāng)該類負(fù)荷處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， si =1，處于停止運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， 4 =0。對(duì)于W上引入的Ξ類0-1變量，其約束條件為：
[00 創(chuàng)
（2)
[0033] 對(duì)于該類負(fù)荷，其在第1個(gè)時(shí)段的電量消耗為：
[0034]
(3)
[0035] (2)離散型功率穩(wěn)定用電器
[0036] 在實(shí)際生活中，有些用電器是W開關(guān)量在運(yùn)行，當(dāng)用電器開始運(yùn)行后，它的功率持 續(xù)穩(wěn)定在嗎胃'，.當(dāng)用電器停止運(yùn)行時(shí)，它的功率變?yōu)椤愤\(yùn)類用電器只有運(yùn)兩種功率狀 態(tài)，我們把它定義為離散型功率穩(wěn)定用電器，用Αν來表示。
[0037] 假設(shè)aAv是離散型功率穩(wěn)定用電器，其電能消耗調(diào)度只能用或者聽luu/y表 示該電器在運(yùn)行或者斷開的一個(gè)時(shí)段的電能消耗。為了方便描述運(yùn)種用電器，再次引入0-1 變量/4。當(dāng)該負(fù)荷運(yùn)行時(shí)始=1,電能消耗
，而關(guān)閉時(shí)始，電能消耗
。同樣，可W得出W下公式：
[0038]
C4)
[0039] (3)連續(xù)型功率變化用電器
[0040] -般的，用電負(fù)荷有一定的額定功率，運(yùn)行功率處在最大和最小功率的有限區(qū)間 范圍內(nèi)，而且可W根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)類負(fù)荷定義為連續(xù)型功率變化用電器，用Az來 表示，并有如下表達(dá)式：
[0041 ]
(5)
[0042] W上是對(duì)可調(diào)度負(fù)荷的特性分析，并建立了各類負(fù)荷在運(yùn)行時(shí)段的電量消耗模 型，但是運(yùn)些負(fù)荷均是處在家庭用戶運(yùn)個(gè)大環(huán)境中，必然會(huì)有一些相關(guān)的約束條件，現(xiàn)對(duì)其 進(jìn)行討論：
[0043] ①各類負(fù)荷在運(yùn)行開始到結(jié)束時(shí)段消耗的電量
[0044]
Va^A 16)
[0045] 式中:Ea表示用電器a在每次運(yùn)行時(shí)間內(nèi)消耗的總電量。
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