本發(fā)明涉及戶用光儲充系統(tǒng)，特別是涉及一種考慮電池老化的戶用光儲充系統(tǒng)能量管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源與地低碳政策的不斷推廣，家庭屋頂光伏和儲能系統(tǒng)近年來快速發(fā)展。同樣，交通領(lǐng)域也在進行深刻的能源轉(zhuǎn)型，越來越多的人選擇電動汽車出行而非傳統(tǒng)燃油車。

2、分布式可再生能源和儲能的快速發(fā)展，將改變未來家庭能源的供給方式?，F(xiàn)有的戶用光儲系統(tǒng)被證明在經(jīng)濟和技術(shù)上都具有高可行性。然而，現(xiàn)有的家庭能量管理系統(tǒng)對電動汽車的調(diào)控缺乏考慮。實際上，電動汽車通過v2g技術(shù)同樣可以放電，從某種程度上可以看作儲能。在原有的戶用光儲系統(tǒng)中加入電動汽車的“充”后，形成戶用光儲充系統(tǒng)。但是，電動汽車參與v2g放電將產(chǎn)生一定的壽命損耗，可能導致電動汽車電池壽命提前退化，影響車輛正常出行使用。因此，如何合理地調(diào)控戶用光儲充系統(tǒng)中的儲能電池和電動汽車動力電池，使其為家庭提供綠色、清潔能源的同時，盡可能地延長其電池使用壽命，成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的是如何改進現(xiàn)有戶用光儲充系統(tǒng)光伏消納率低且電池壽命易損傷的技術(shù)問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種考慮電池老化的戶用光儲充系統(tǒng)能量管理方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種考慮電池老化的戶用光儲充系統(tǒng)能量管理方法，包括：

3、獲取監(jiān)測區(qū)域的歷史用車數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測區(qū)域為安裝有戶用光儲充系統(tǒng)的居住區(qū)域，所述歷史用車數(shù)據(jù)至少包括充電開始時間、充電結(jié)束時間和充電功率；

4、對所述歷史用車數(shù)據(jù)進行聚類分析得到四種用車典型日，并根據(jù)聚類結(jié)果計算每種所述用車典型日的出現(xiàn)概率；

5、基于能量管理規(guī)則構(gòu)建初始混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，并對所述初始混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進行約束，得到目標混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，所述能量管理規(guī)則包括最大化光伏消納率、最小化儲能電池放電深度和最小化電動汽車動力電池放電深度；

6、根據(jù)所述用車典型日的光伏數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)對所述目標混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進行求解，得到對應(yīng)所述用車典型日的最優(yōu)儲能電池放電深度和最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度；

7、基于所述最優(yōu)儲能電池放電深度和所述最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度，確定對應(yīng)所述用車典型日的儲能電池循環(huán)次數(shù)和電動汽車動力電池循環(huán)次數(shù)；

8、根據(jù)所述出現(xiàn)概率分別對所述儲能電池循環(huán)次數(shù)和所述電動汽車動力電池循環(huán)次數(shù)進行概率加權(quán)，得到儲能電池理論壽命和電動汽車動力電池理論壽命。

9、優(yōu)選地，所述獲取監(jiān)測區(qū)域的歷史用車數(shù)據(jù)，包括：

10、按照預設(shè)時間粒度采集監(jiān)測區(qū)域的充電樁數(shù)據(jù)，并將所述充電樁數(shù)據(jù)表征為歷史用車數(shù)據(jù)，所述充電樁數(shù)據(jù)至少包括充電開始時間、充電結(jié)束時間和充電功率。

11、優(yōu)選地，所述對所述歷史用車數(shù)據(jù)進行聚類分析得到四種用車典型日，并根據(jù)聚類結(jié)果計算每種所述用車典型日的出現(xiàn)概率，包括：

12、采用k-mediods算法對所述歷史用車數(shù)據(jù)進行聚類，得到四種用車典型日；

13、計算每種所述用車典型日所在類別的歷史用車數(shù)據(jù)占所有歷史用車數(shù)據(jù)的比值，并將所述比值表征為對應(yīng)所述用車典型日的出現(xiàn)概率。

14、優(yōu)選地，所述基于能量管理規(guī)則構(gòu)建初始混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，包括：

15、采用如下公式表征所述初始混合整數(shù)線性規(guī)劃模型的目標函數(shù)：

16、

17、其中，t表示調(diào)度日的時刻索引，δpv表示戶用光儲充系統(tǒng)的光伏消納率，dodt表示t時刻的儲能電池放電深度，表示t時刻的電動汽車動力電池放電深度，α表示光伏消納率因子，λ1表示儲能電池放電深度因子，θ1表示電動汽車動力電池放電深度因子。

18、優(yōu)選地，所述約束包括儲能最大充放電功率約束、儲能soc變化約束、儲能soc安全約束、電動汽車最大充放電功率約束、電動汽車soc變化約束、電動汽車soc安全約束和光伏消納率約束。

19、優(yōu)選地，采用如下公式表征所述儲能最大充放電功率約束：

20、

21、其中，表示t時刻儲能電池充電功率，表示t時刻儲能電池放電功率，表示t時刻儲能電池最大充電功率，表示t時刻儲能電池最大放電功率；

22、采用如下公式表征所述儲能soc變化約束：

23、

24、其中，e表示儲能電池容量，δt表示預設(shè)時間粒度，η表示儲能電池的充放電效率，soct表示t時刻儲能電池荷電狀態(tài)，soct-1表示t-1時刻儲能電池荷電狀態(tài)；

25、采用如下公式表征所述儲能soc安全約束：

26、socmin≤soc≤socmax

27、其中，soc表示儲能電池荷電狀態(tài)，socmin表示儲能電池安全運行下荷電狀態(tài)最小值，socmax表示儲能電池安全運行下荷電狀態(tài)最大值；

28、采用如下公式表征所述電動汽車最大充放電功率約束：

29、

30、其中，表示t時刻電動汽車充電功率，表示t時刻電動汽車放電功率，表示t時刻電動汽車最大充電功率，表示t時刻電動汽車最大放電功率；

31、采用如下公式表征所述電動汽車soc變化約束：

32、

33、其中，eev表示電動汽車電池容量，socetv表示t時刻電動汽車荷電狀態(tài)，表示t-1時刻電動汽車荷電狀態(tài)，ηev表示電動汽車的充放電效率；

34、采用如下公式表征所述電動汽車soc安全約束：

35、socevmin≤socev≤socevmax

36、其中，socev表示電動汽車荷電狀態(tài)，socevmin表示電動汽車安全運行下荷電狀態(tài)最小值，socevmax表示電動汽車安全運行下荷電狀態(tài)最大值；

37、采用如下公式表征所述光伏消納率約束：

38、

39、其中，δpv表示戶用光儲充系統(tǒng)的光伏消納率，表示戶用光儲充系統(tǒng)的棄電功率，表示戶用光儲充系統(tǒng)的光伏功率。

40、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述用車典型日的光伏數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)對所述目標混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進行求解，得到對應(yīng)所述用車典型日的最優(yōu)儲能電池放電深度和最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度，包括：

41、使用所述用車典型日的預測光伏數(shù)據(jù)和預測負荷數(shù)據(jù)對所述目標混合整數(shù)線性規(guī)劃模型根據(jù)預設(shè)時間粒度進行求解，得到對應(yīng)所述用車典型日的預測儲能電池放電深度和預測電動汽車動力電池放電深度；

42、使用所述用車典型日的實時光伏數(shù)據(jù)和實時負荷數(shù)據(jù)對所述預測儲能電池放電深度和預測電動汽車動力電池放電深度根據(jù)所述預設(shè)時間粒度進行滾動優(yōu)化，得到對應(yīng)所述用車典型日的最優(yōu)儲能電池放電深度和最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度。

43、優(yōu)選地，所述基于所述最優(yōu)儲能電池放電深度和所述最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度，確定對應(yīng)所述用車典型日的儲能電池循環(huán)次數(shù)和電動汽車動力電池循環(huán)次數(shù)，包括：

44、根據(jù)儲能電池放電深度與循環(huán)次數(shù)對應(yīng)關(guān)系，得到每種所述用車典型日的所述最優(yōu)儲能電池放電深度對應(yīng)的儲能電池循環(huán)次數(shù)；

45、根據(jù)動力電池放電深度與循環(huán)次數(shù)對應(yīng)關(guān)系，得到每種所述用車典型日的所述最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度對應(yīng)的電動汽車動力電池循環(huán)次數(shù)。

46、優(yōu)選地，采用如下公式表征所述儲能電池放電深度與循環(huán)次數(shù)對應(yīng)關(guān)系：

47、

48、其中，bcc表示循環(huán)次數(shù)，dod表示儲能電池放電深度；

49、采用如下公式表征所述動力電池放電深度與循環(huán)次數(shù)對應(yīng)關(guān)系：

50、

51、其中，dodev表示動力電池放電深度。

52、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種考慮電池老化的戶用光儲充系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)，包括：

53、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取監(jiān)測區(qū)域的歷史用車數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測區(qū)域為安裝有戶用光儲充系統(tǒng)的居住區(qū)域，所述歷史用車數(shù)據(jù)至少包括充電開始時間、充電結(jié)束時間和充電功率；

54、典型日劃分模塊，用于對所述歷史用車數(shù)據(jù)進行聚類分析得到四種用車典型日，并根據(jù)聚類結(jié)果計算每種所述用車典型日的出現(xiàn)概率；

55、模型構(gòu)建模塊，用于基于能量管理規(guī)則構(gòu)建初始混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，并對所述初始混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進行約束，得到目標混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，所述能量管理規(guī)則包括最大化光伏消納率、最小化儲能電池放電深度和最小化電動汽車動力電池放電深度；

56、模型求解模塊，用于根據(jù)所述用車典型日的光伏數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)對所述目標混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進行求解，得到對應(yīng)所述用車典型日的最優(yōu)儲能電池放電深度和最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度；

57、循環(huán)次數(shù)確定模塊，用于基于所述最優(yōu)儲能電池放電深度和所述最優(yōu)電動汽車動力電池放電深度，確定對應(yīng)所述用車典型日的儲能電池循環(huán)次數(shù)和電動汽車動力電池循環(huán)次數(shù)；

58、電池壽命計算模塊，用于根據(jù)所述出現(xiàn)概率分別對所述儲能電池循環(huán)次數(shù)和所述電動汽車動力電池循環(huán)次數(shù)進行概率加權(quán)，得到儲能電池理論壽命和電動汽車動力電池理論壽命。

59、本發(fā)明實施例一種考慮電池老化的戶用光儲充系統(tǒng)能量管理方法及系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：能夠減少戶用光儲充系統(tǒng)中儲能電池放電深度和電動汽車動力電池放電深度，延長儲能電池和電動汽車動力電池的使用壽命，為戶用光儲充系統(tǒng)的能量管理與優(yōu)化運行提供有效支撐。