一种基于实时电价的蓄电池充放电方法技术

本发明专利技术涉及一种基于实时电价的蓄电池充放电方法，包括以下步骤：S1将一天划分为48个等间距的时间段；S2自动更新当前时间段并且自动更新滚动窗口所包含的时间范围；S3人机更新滚动窗口内智能用电器的用电允许范围和用电量；S4更新滚动窗口内电价；S5生成以最小化购电峰均比和最小化用电成本为目标的调度优化模型；S6求解调度优化模型得到最优解；S7用户根据最优解操作当前时间段的用电调度，并且重复步骤S2‑S7。与现有技术相比，本发明专利技术不仅避免传统优化方法难以收敛到最优解的不足，还可以在短时间内得到最优充放电策略。

A battery charging and discharging method based on real time electricity price

The invention relates to a battery charging and discharging method based on real-time electricity price, which comprises the following steps: S1 divides a day into 48 equal intervals of time; S2 automatically updates the current time period and automatically updates the time range contained in the rolling window; S3 man-machine updates the allowable range and power consumption of intelligent electrical appliances in the rolling window; Volume; S4 update rolling window price; S5 generates scheduling optimization model with the objective of minimizing peak-to-average power ratio and power consumption cost; S6 solves the scheduling optimization model to get the optimal solution; S7 users operate the current period of power dispatching according to the optimal solution, and repeat S2S7. Compared with the prior art, the present invention not only avoids the disadvantage that the traditional optimization method is difficult to converge to the optimal solution, but also obtains the optimal charging and discharging strategy in a short time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于实时电价的蓄电池充放电方法
本专利技术涉及智能家庭蓄电池调度领域，尤其是涉及一种基于实时电价的蓄电池充放电方法。
技术介绍
在智能电网背景下，用户可以与电网进行信息的交流。这种交流将会是共赢的，根据实时电价用户可以自行安排用电，从而使用户的生产成本得到进一步减少，而且用户根据电网发布的实时电价调节用电情况在一定程度上可以起到削峰填谷的作用。未来的智能电网中，很多家庭都将会安装可再生能源系统和电能存储系统，这为智能电网的实施提供更好的调度灵活性。目前，受限于蓄电池复杂的约束条件，导致很多蓄电池充放电优化算法收敛速度很慢。比如，采用一般的规划算法对初始可行解的设定敏感，设定不同的初始解可能会得到不同的优化结果；采用遗传算法取优化蓄电池的充放电会因为算法局部搜索能力不强的原因导致优化结果难以收敛到最优解。为此，提出了基于实时电价的蓄电池充放电策略。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于实时电价的蓄电池充放电方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于实时电价的蓄电池充放电方法，包括以下步骤：S1获取一天的优化系统输入数据，包括电力公司参数、家庭电力参数、蓄电池参数；S2将一天划分为N个等间距的时间段，并将电力公司参数和家庭电力参数划分为N个时间段；S3将买卖电价统一从大到小排序获得时间段集Tpr_buysell_sort，并且初始化蓄电池充放电功率Pbat＝[0,0,0…,0]1*N；S4更新存在丢弃可再生能源的丢弃功率P1，筛选出大于0的元素和对应的时间段集T1，选定T1的第1个时间段作为蓄电池的充电时间段并确定该时间段最大的允许充电功率P1ch；S5从Tpr_buysell_sort按正序选择可行的时间段作为蓄电池放电时间段，结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定允许的最大放电功率P1dch，取min{P1ch,P1dch}作为蓄电池在充电时间段的充电功率和放电时间段的放电功率并更新蓄电池充放电功率Pbat，循环执行步骤S4-S5，直到集合T1为空集或者蓄电池不存在新的放电时间段；S6更新蓄电池容量百分比SOC，从Tpr_buysell_sort按正序选择时间段作为蓄电池放电时间段，结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池的最大放电功率，更新蓄电池充放电功率Pbat和用户与电力公司之间的交换功率Pgrid，循环执行步骤S6，直到蓄电池放电至最小容量百分比SOCmin或者蓄电池不存在新的放电时间段；S7从Tpr_buysell_sort按逆序选择可行的时间段作为蓄电池充电时间段，并结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池在该时间段允许的最大的充电功率P3ch；S8从Tpr_buysell_sort按正序选择可行的时间段作为蓄电池放电时间段，并结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池在该时间段允许的最大的放电功率P3dch，选择P3＝min{P3ch,P3dch}作为充电时间段的充电功率和放电时间段的放电功率，并更新蓄电池充放电功率Pbat和交换功率Pgrid，计算更新前后的用户总电费，循环执行步骤S7-S8，直到更新后的电费没有减少或者选择的充电时间段与放电时间段相同。所述的步骤S1中，电力公司参数包括实时买电电价RTPbuy、实时卖电电价RTPsell、用户最大买电功率限制Pbuy_max和用户最大卖电功率限制Psell_max，家庭电力参数包括家庭用电功率Pload和可再生能源发电功率Pre，蓄电池参数包括蓄电池当前容量Cbat、蓄电池初始容量Cini、蓄电池最大容量EESS、蓄电池最大允许容量Cmax、蓄电池最小允许容量Cmin、蓄电池最大允许充电功率Pch_max和放电功率Pdch_max。所述的步骤S3中，时间段集Tpr_buysell_sort为一个1*2N的矩阵，蓄电池充放功率Pbat的表达式为：其中，为蓄电池充电功率，为蓄电池放电功率，当蓄电池充放功率Pbat大于0时表示充电，小于0时表示放电。所述的步骤S4中，允许用户在功率限制范围内向电网购买电能或出售电能，用户与电力公司之间的交换功率Pgrid，当大于0时表示购买电能，小于0时表示出售电能，并且用户与电力公司之间的交换功率Pgrid受最大出售功率Psell,max和最大购买功率Pbuy,max的限制，表示如下：更新丢弃可再生能源功率计算公式如下：时间段h最大的蓄电池的充电功率P1ch(h)＝min{Pch_max-Pbat(h),P1(h)}。所述的步骤S5中，从Tpr_buysell_sort按顺序选择可行的放电时间段时，当选中的时间段对应的为买电电价时，则表示该时间段蓄电池放电用于抵消买电功率，若该时间段没有购买电能，则选择下一个时间段，当选中的时间段对应的是卖电电价时则，表示该时间段蓄电池放电用于出售电能给电网。在步骤S5-S8中，蓄电池在时间段h∈{1,2,…,N}需要满足的约束条件包括：其中，SOCmax为蓄电池最大容量百分比，uESS为0/1变量，分别为充电效率和放电效率，EB为蓄电池的额定容量，Δh为时间段长度。所述的步骤S8中，用户总电费Costpay的计算公式为：其中，RTPbuy(h)为用户的购买实时电价，RTPsell(h)为用户的出售实时电价。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术不同于目前的优化方法，以电价排序为依据，分别进行可再生能源丢弃部分最优利用、蓄电池初始容量最优利用和蓄电池低电价段充电高电价段放电最优利用，从而得到最优的蓄电池充放电策略，这种策略可以实现快速获取最优蓄电池充放电策略。附图说明图1为基于实时电价的蓄电池充放电策略的基本流程图。图2为在智能电网下家庭的工作环境，其中，图(2a)为可再生能源发电功率、用户用电功率、买卖功率限制，图(2b)为买卖实时电价。图3为可再生能源丢弃部分最优利用后的示意图，其中，图(3a)为优化后与电网的交换功率，图(3b)为优化后蓄电池充放电示意图。图4为蓄电池初始容量最优利用后的示意图，其中，图(4a)为优化后与电网的交换功率，图(4b)为优化后蓄电池充放电示意图。图5为蓄电池低电价段充电高电价段放电最优利用后的示意图，其中，图(5a)为优化后与电网的交换功率，图(5b)为优化后蓄电池充放电示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，本专利技术提供一种基于实时电价的蓄电池充放电方法，包括以下步骤：(S1)获取一天的优化系统输入数据，包括电力公司参数、家庭电力参数、蓄电池参数。其中，电力公司参数：实时买电电价RTPbuy、实时卖电电价RTPsell、用户最大买电功率限制Pbuy_max、用户最大卖电功率限制Psell_max；家庭电力参数：家庭用电功率Pload、可再生能源发电功率Pre；电力公司参数如图2(a)所示、家庭电力参数如图2(b)所示。蓄电池参数：蓄电池初始容量百分比SOCini＝0.5、蓄电池最大容量EESS＝20kWh、蓄电池最大允许容量百分比SOCmax＝0.9、蓄电池最小允许容量百分比SOCmin＝0.2、蓄电池最大允许充电功率Pch_max＝5kW和放电功率Pdch_max＝5kW。(S2)把一天划分为48个等间距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于实时电价的蓄电池充放电方法，其特征在于，包括以下步骤：S1获取一天的优化系统输入数据，包括电力公司参数、家庭电力参数、蓄电池参数；S2将一天划分为N个等间距的时间段，并将电力公司参数和家庭电力参数划分为N个时间段；S3将买卖电价统一从大到小排序获得时间段集Tpr_buysell_sort，并且初始化蓄电池充放电功率Pbat＝[0,0,0…,0]1*N；S4更新存在丢弃可再生能源的丢弃功率P1，筛选出大于0的元素和对应的时间段集T1，选定T1的第1个时间段作为蓄电池的充电时间段并确定该时间段最大的允许充电功率P1ch；S5从Tpr_buysell_sort按正序选择可行的时间段作为蓄电池放电时间段，结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定允许的最大放电功率P1dch，取min{P1ch,P1dch}作为蓄电池在充电时间段的充电功率和放电时间段的放电功率并更新蓄电池充放电功率Pbat，循环执行步骤S4‑S5，直到集合T1为空集或者蓄电池不存在新的放电时间段；S6更新蓄电池容量百分比SOC，从Tpr_buysell_sort按正序选择时间段作为蓄电池放电时间段，结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池的最大放电功率，更新蓄电池充放电功率Pbat和用户与电力公司之间的交换功率Pgrid，循环执行步骤S6，直到蓄电池放电至最小容量百分比SOCmin或者蓄电池不存在新的放电时间段；S7从Tpr_buysell_sort按逆序选择可行的时间段作为蓄电池充电时间段，并结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池在该时间段允许的最大的充电功率P3ch；S8从Tpr_buysell_sort按正序选择可行的时间段作为蓄电池放电时间段，并结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池在该时间段允许的最大的放电功率P3dch，选择P3＝min{P3ch,P3dch}作为充电时间段的充电功率和放电时间段的放电功率，并更新蓄电池充放电功率Pbat和交换功率Pgrid，计算更新前后的用户总电费，循环执行步骤S7‑S8，直到更新后的电费没有减少或者选择的充电时间段与放电时间段相同。...

【技术特征摘要】
1.一种基于实时电价的蓄电池充放电方法，其特征在于，包括以下步骤：S1获取一天的优化系统输入数据，包括电力公司参数、家庭电力参数、蓄电池参数；S2将一天划分为N个等间距的时间段，并将电力公司参数和家庭电力参数划分为N个时间段；S3将买卖电价统一从大到小排序获得时间段集Tpr_buysell_sort，并且初始化蓄电池充放电功率Pbat＝[0,0,0…,0]1*N；S4更新存在丢弃可再生能源的丢弃功率P1，筛选出大于0的元素和对应的时间段集T1，选定T1的第1个时间段作为蓄电池的充电时间段并确定该时间段最大的允许充电功率P1ch；S5从Tpr_buysell_sort按正序选择可行的时间段作为蓄电池放电时间段，结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定允许的最大放电功率P1dch，取min{P1ch,P1dch}作为蓄电池在充电时间段的充电功率和放电时间段的放电功率并更新蓄电池充放电功率Pbat，循环执行步骤S4-S5，直到集合T1为空集或者蓄电池不存在新的放电时间段；S6更新蓄电池容量百分比SOC，从Tpr_buysell_sort按正序选择时间段作为蓄电池放电时间段，结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池的最大放电功率，更新蓄电池充放电功率Pbat和用户与电力公司之间的交换功率Pgrid，循环执行步骤S6，直到蓄电池放电至最小容量百分比SOCmin或者蓄电池不存在新的放电时间段；S7从Tpr_buysell_sort按逆序选择可行的时间段作为蓄电池充电时间段，并结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池在该时间段允许的最大的充电功率P3ch；S8从Tpr_buysell_sort按正序选择可行的时间段作为蓄电池放电时间段，并结合蓄电池的约束和电力公司买卖功率限制确定蓄电池在该时间段允许的最大的放电功率P3dch，选择P3＝min{P3ch,P3dch}作为充电时间段的充电功率和放电时间段的放电功率，并更新蓄电池充放电功率Pbat和交换功率Pgrid，计算更新前后的用户总电费，循环执行步骤S7-S8，直到更新后的电费没有减少或者选择的充电时间段与放电时间段相同。2.根据权利要求1所述的一种基于实时电价的蓄电池充放电方法，其特征在于，所述的步骤S1中，电力公司参数包括实时买电电价RTPbuy、实时卖电电价RTPsell、用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊杰，李盛林，刘子琦，方济城，张娜娜，张贺龙，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31