[发明专利]一种面向家庭智能用电的多能源综合优化调度方法

说明书

本发明涉及一种面向家庭智能用电的多能源综合优化调度方法，包括以下步骤：1)针对家庭中的供热设备，考虑家庭燃气装置与温控型负荷设备用能特性及其热力耦合关系，建立家庭中的动态传热数学模型；2)针对家庭中的分布式电源、储能设备，以及其他多种电力负荷设备的用能特性，建立对应设备数学模型；3)建立家庭多能源综合优化调度模型，模型以最小化居民用户的用能成本和舒适度损失为目标，同时考虑系统运行的必要约束条件；4)将家庭各种用能设备与用户设定参数输入到CPLEX优化求解器中，结合预测温度数据、热水用量以及光伏出力情况进行优化，求解家庭多能源综合优化调度结果。

技术领域

本发明属于智能用电技术领域，涉及一种多能源综合优化调度方法。

背景技术

近几年来，由于可再生能源的快速发展，以及弃风弃光问题的出现，越来越多的研究考虑通过将电能转化为合适的能量载体(如氢气、天然气等)的方法，使电力供应和需求之间的盈余以更简易的方式存储起来，用于平衡负荷需求波动，降低对电网的冲击，电力-燃气技术(Power to Gas,P2G)迅速兴起。同时，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、舒适等目的。考虑家用燃气装置作为家庭热量供给设备之一参与家庭智能用电系统共同进行优化调度，可以为能源向持续可再生发展提供有力支持，也能进一步提高家庭用能的经济、环保和舒适性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够促进分布式光伏的就地消纳，以及负荷的削峰填谷，实现家庭用能的舒适度目标的多能源综合优化调度方法，技术方案如下：

一种面向家庭智能用电的多能源综合优化调度方法，包括以下步骤：

1)针对家庭中的供热设备，考虑家庭燃气装置与温控型负荷设备用能特性及其热力耦合关系，建立家庭中的动态传热数学模型；

2)针对家庭中的分布式电源、储能设备，以及其他多种电力负荷设备的用能特性，建立对应设备数学模型；

3)建立家庭多能源综合优化调度模型，模型以最小化居民用户的用能成本和舒适度损失为目标，同时考虑系统运行的必要约束条件；

4)将家庭各种用能设备与用户设定参数输入到CPLEX优化求解器中，结合预测温度数据、热水用量以及光伏出力情况进行优化，求解家庭多能源综合优化调度结果；

所述步骤1中，家庭中的动态传热数学模型的热负荷设备主要包括家庭供暖设备和热水设备两部分，分别建立其数学模型：

(1)供暖设备模型：通过表示温度变化过程的一阶微分方程来建立该设备的热力学模型；

(2)热水设备模型：依据热水设备运行特性建立其数学模型。

步骤2)中建立家庭电负荷设备数学模型分别如下：

(1)储能设备：设分别为储能设备的充放电功率，为其充放电状态，1为处于相应充放电状态，反之0表示不处于；η_ch、η_dch分别为充放电效率，分别为充放电最大功率，ε表示为自放电率；则储能设备的充放电运行约束为：

SOC_min≤SOC_i+1≤SOC_max

SOC_N+1≥SOC_ini

(2)分布式发电设备：对于太阳能光伏，其直接通过DC/AC逆变器挂载在家庭综合能源管理系统上，而其出力既可以供给系统内负荷与储能使用，也可以逆向向电网送电；