[发明专利]基于信息交互的家庭能量智能优化方法

说明书

本发明公开了一种基于信息交互的家庭能量智能优化方法，包括：(1)信息获取：采集家庭能量管理系统中的光伏发电信息、电价信息、家庭电器设备使用状态；(2)优化准入预判：根据采集的信息判断是否进行能量优化；(3)监测确定设备状态类型集合；(4)对设备进行优化控制输出，包括：建立基于电价、光伏预测偏差和可控设备的马尔科夫决策过程模型；求解得到用户电量花费最小前提下的最优控制策略；将设备集合转换为设备控制信息，传输给对应设备进行调控。本发明的方法考虑了电价信息和用户随机行为等不确定因素，能够给出在电网侧应对用能需求、在需求侧减少用户用电花费并且满足用户用电需求。

技术领域

本发明涉及电量优化调度，具体涉及一种基于信息交互的家庭能量智能优化方法。

背景技术

随着社会经济的日渐发展和多种先进技术的快速进步，使得人们对能源的使用和可持续发展有了新的认识。与此同时，泛在电力物联网的建设要求构建更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。能量管理系统作为电网稳定、高效、经济运行不可或缺的一部分在需求侧和供给侧都起着至关重要的作用。而家庭能量管理系统(HEMS，Home Energy Management System)作为能量管理技术在用户侧的体现，可通过结合多种家用设备、分布式能源及实时电价信息等，以实现用户用电消费最低或者能源消耗最小为目标，给出满足用户需求的各类负荷及分布式能源的优化控制策略。家庭能量管理系统在提高家庭用电效率的同时，很好的为需求响应和可再生能源的接入提供支持，同时还可以结合负荷变化、环境变化对系统调度策略进一步进行优化，甚至对电网调峰做出显著贡献。家庭能量管理系统由多种负荷及分布式电源构成，并具有面向用户需求多样性的特性，这就决定了其必然存在大量的不可控因素与不确定性。在面对大量用户群体时，由于各个用户的关注点不同，优化目标也各不相同，比如用电费用最小或者用电舒适度最优等，这就要求在考虑不同用户需求时有针对性地给出最优的家庭能量管理控制策略。家庭能量管理系统所面对的不确定因素主要包括对可再生能源预测的不确定性，与电力市场信息交互过程中实时电价(Real Time Price,RTP)的不确定性，以及作为控制核心的管理系统在与用户交互过程中产生的多种不可预知的用户随机行为，这些都给家庭能量管理控制策略的制定带来了挑战。

现有的家庭能量管理系统通常着眼于用电设备运行的优化，对于光伏预测误差、实时电价和用户随机行为这些不确定因素对于优化结果的影响很少在优化过程中进行考虑。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于信息交互的家庭能量智能优化方法，用于解决现有家庭能量优化调度未考虑光伏预测误差、实时电价及用户随机行为等不确定因素对优化结果的影响的问题。

技术方案：本发明提供了一种基于信息交互的家庭能量智能优化方法，包括：

(1)信息获取：每间隔一定时间步长采集家庭能量管理系统中的光伏发电信息、电价信息、家庭电器设备使用状态；

(2)优化准入预判：根据采集的信息判断是否进行能量优化，设定以下四种判断条件：

a.用电需求小于光伏产出，即

其中，P_D为需求功率，P_V为光伏板产生光伏功率，为设定阈值；

b.电力市场电价波动过大，即

其中，π_t为t时刻的实时电价信息，π_t+1是后一时刻的电价信息，为设定的电价波动阈值；

c.家庭电器设备的整体运行功率在家庭能量负荷的允许范围内，即

P_totalP_{lim t}