[发明专利]一种面向家庭综合能源管理系统的鲁棒优化调度方法

说明书

技术领域

本发明属于智能用电技术领域。

背景技术

随着需求侧管理的发展，居民用户面对的电价机制日趋灵活多样。家庭智能用电系统能够积极响应包括分时电价、实时电价和尖峰电价等在内的灵活电价机制，帮助用户管理家用电气设备、优化家庭负荷调度，实现用电经济、环保、舒适的目的。同时，系统可以通过家庭智能电气设备的协同调度，进行家庭分布式能源的就地消纳与家庭负荷的削峰填谷。而目前家庭智能用电系统面临着多种不确定性的挑战，不确定参数的随机性已经对家庭电气设备调度造成了较大的影响。

发明内容

本发明为解决家庭智能用电系统中不确定参数问题，提供一种家庭智能用电系统鲁棒优化调度方法。技术方案如下：

一种面向家庭综合能源管理系统的鲁棒优化调度方法，所述方案包括以下步骤：

(1)构建家庭综合能源管理系统电气设备基本模型

依据家庭综合能源管理系统内电器的电气特性，将众多的家庭电器划分为可中断负荷、不可中断负荷、热负荷、储能设备与分布式发电设备，用数学模型表示其工作过程与工作特性；

(2)针对不确定参数建立区间模型

输入次日i时刻预测温度值与最大偏差温度值预测热水用量和最大的计划外用水量采用区间数表示室外温度与热水用量的不确定性：

(3)建立家庭综合能源管理系统调度模型

使用数学规划方法，用家居用户的净电费作为目标函数，用电气设备的运行限制与用户的舒适度要求作为约束条件，建立家庭综合能源管理系统调度模型；

(4)鲁棒优化调度，方法如下：

第一步：将不确定参数室外温度与热水用量的区间数表达形式带入到热负荷设备模型中，计算含不确定参数的舒适度约束条件；

第二步：引入鲁棒调节参数，将含不确定参数的舒适度约束条件转换为可调节鲁棒对等式；

第三步：使用强对偶原理对可调节鲁棒对等式进行处理，将其转化为易于求解的线性鲁棒对等式；

(5)优化调度结果的获取，方法如下：

第一步：输入家庭电气设备运行参数与家居用户设定参数到CPLEX优化求解器中；

第二步：将家庭综合能源管理系统调度模型中的目标函数与约束条件和鲁棒优化调度中的线性鲁棒对等式输入到CPLEX优化求解器中；

第三步：选用分支定界法作为调节CPLEX优化求解器主算法，对输入调度问题进行求解；最终优化计算结果为各个家庭电器的运行调度安排与家庭储能的充放电计划安排。

本发明采用鲁棒优化方法，建立家庭智能用电系统鲁棒优化调度模型，以实现不确定参数环境下的最优化能量管理；提出的鲁棒优化调度模型能够在多重不确定参数扰动下为用户提供完全鲁棒调度方案。完全鲁棒调度方案表明其不仅完全保障用户舒适度，而且对各电气设备协同调度，以促进分布式光伏的就地消纳与负荷削峰填谷。同时在鲁棒优化中设置不同的鲁棒等级以反映用户在用电舒适度与经济性之间的取舍，使用户可以与家庭智能用电系统进行互动，从而获得多样化的用电决策。

附图说明

图1次日家庭光伏输出功率与不可调度负荷需求功率曲线

图2实时电价曲线

图3室外环境温度不确定区间曲线

图4热水用量不确定区间曲线图

图5家庭各电气设备调度计划

图6实际室温区间曲线

图7实际热水温度区间曲线

图8完全鲁棒调度方案下的实际室温

图9完全鲁棒调度方案下的实际热水温度

图10完全鲁棒调度方案下的家庭各电气设备调度计划

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

101：构建家庭智能用电系统优化调度模型；

典型的家庭智能用电系统主要包括电网、分布式能源、储能设备、多种智能电气设备和系统控制中心。依据不同的工作特性，家庭中多种的智能电气设备可以划分为温控型调度负荷、可中断调度负荷、不可中断调度负荷和不可调度负荷。该优化调度模型是以用户净电费最小化为目标函数，由下式表示：