一种基于动态负荷管理的居家智能优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态负荷管理的居家智能优化方法，基于目前智能电网智能用电设备和高级量测系统等高级应用手段，根据智能家居用户舒适、自然环境相关因素和电价系相关因素，进行合理安排组织用电设备的运行状态，使之更高效的运行。本发明专利技术通过用电设备的运行特点把用电设备分成4类，分别进行设备控制状态的设置和用电费用的计算。本发明专利技术通过智能家居，在适合的时段改变用户的用电行为，以用电设备总用电费用和用户舒适度为多目标函数来管理设备的运行状态。本发明专利技术能够根据客户的不同需求（最小化费用或最大化舒适度）灵活的调整权重，得到最优的目标函数，得到满足用户各种不同需求的设备运行方案。

【技术实现步骤摘要】
-种基于动态负荷管理的居家智能优化方法
本专利技术涉及，属于电力系统技术领 域。
技术介绍
中国经济进入了新一轮加速发展期用电量猛增，高耗能企业的无序发展使得用电 紧张的局势进一步恶化而包括新能源在内的发电设施建设也相对滞后因此负荷管理成为 消除系统缺额保障安全稳定运行的重要手段随着智能电网中智能电表的普及系统运行人 员能够采取多种负荷控制措施提升配电网的运行效率和供电质量负荷管理措施中的负荷 削减包括直接负荷控制和需求侧响应均需要以智能电表为基础其通过运行人员发送控制 信号中断用户的用电则依赖于实时电价信号。 在智能电网中，动态需求侧管理作为决策工具，受到较大的关注，其能够有效的减 少温室气体的排放，增加可再生能源的产领，以及增加能源的利用率。 需求侧管理鼓励用户改变用电方式，调整电力需求在时序上的分布，进行负荷曲 线整形。为了更好地实现供需平衡并贯彻电网运行安全、优质、经济的原则，利用需求 侧资源，借助需求侧管理协助维护供需平衡是必要的。 当智能家居广泛应用，在动态需求侧管理中，作为末端的使用者来说，其在最终的 配用电过程中发挥着积极的作用，通过实时电价的信息，及时的调整他们的用电消费模式。 在这种情况下，消费者参与动态需求侧管理，根据实时电价的价格，能够影响他们的消费模 式，从而减少电能的消费，同时节约电能。 如果电网侧遇见了未来某地区的电力使用不平衡，则可以提高或降低实时电价， 用户通过智能家居设备自动调整运行状态，来动态的响应变化，能够降低电网侧的供电压 力，平衡负荷曲线，同时减小了用户的用电费用。
技术实现思路
本专利技术提出了，根据智能家居用户舒 适、自然环境相关因素和电价系相关因素，进行合理安排组织用电设备的运行状态，在适合 的时段改变用户的用电行为，使用户得到更好的用电体验。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： ，包括以下步骤： 1)建立基于动态负荷管理的居家智能优化模型，基于如下6个接口模型进行数据 的传输和设备控制： 可移动设备接口，所述可移动设备接口用于读取用电设备的技术参数，并传输信 号数据供主计算机进行调用计算； 可中断设备接口，所述可中断设备接口用于储存由用电设备控制输出的开关状 态，并根据该状态通过智能插座对可中断设备进行运行或断开； 气候控制接口，所述气候控制接口用于储存由用电设备控制输出的加热或冷却设 备的信号； 环境监控接口，所述环境监控接口用于储存预测的电能消费值，环境温度值，可再 生能源提供的能源值，并不断的把这些数据和实际的环境数据进行比较，如果偏差大于设 定值，则发出一个警告信号，使得电脑控制端进行重新计算； 用户接口，所述用户接口用于和用户进行交流互动，把用户的偏好转化成权重数 据给优化模型，并且展示给用户实际的系统操作方式； 天气预报预测接口，所述天气预报预测接口提供电气预报数值； 2)将用电设备分为4类，包括： 用电设备，这类设备的电能消耗能够在每个阶段被平滑的控制，并且用电行为 在每个子时段只取决于当前的电能消费等级； 用电设备ABS，这类设备的用电行为和系统总的用能消耗有关； 用电设备Ass，这类设备属于可中断设备系类，当这类设备运行的时候，它的电能消 耗是固定的，能够被直接打开和关闭并且不产生影响； 用电设备ANSS，这类设备属于不可中断设备系类，这类设备运行时的用电功率恒 定； 3)计算所述步骤2)的4类用电设备的用电费用， 所述用电设备Acs的电能消耗Xcs的表达式为： 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态负荷管理的居家智能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立基于动态负荷管理的居家智能优化模型，基于如下6个接口模型进行数据的传输和设备控制：可移动设备接口，所述可移动设备接口用于读取用电设备的技术参数，并传输信号数据供主计算机进行调用计算；可中断设备接口，所述可中断设备接口用于储存由用电设备控制输出的开关状态，并根据该状态通过智能插座对可中断设备进行运行或断开；气候控制接口，所述气候控制接口用于储存由用电设备控制输出的加热或冷却设备的信号；环境监控接口，所述环境监控接口用于储存预测的电能消费值，环境温度值，可再生能源提供的能源值，并不断的把这些数据和实际的环境数据进行比较，如果偏差大于设定值，则发出一个警告信号，使得电脑控制端进行重新计算；用户接口，所述用户接口用于和用户进行交流互动，把用户的偏好转化成权重数据给优化模型，并且展示给用户实际的系统操作方式；天气预报预测接口，所述天气预报预测接口提供电气预报数值；2)将用电设备分为4类，包括：用电设备ACS，这类设备的电能消耗能够在每个阶段被平滑的控制，并且用电行为在每个子时段只取决于当前的电能消费等级；用电设备ABS，这类设备的用电行为和系统总的用能消耗有关；用电设备ASS，这类设备属于可中断设备系类，当这类设备运行的时候，它的电能消耗是固定的，能够被直接打开和关闭并且不产生影响；用电设备ANSS，这类设备属于不可中断设备系类，这类设备运行时的用电功率恒定；3)计算所述步骤2)的4类用电设备的用电费用，所述用电设备ACS的电能消耗XCS的表达式为：XCS={xa=1LΣSaFaxat,Ua(xa)≥Ca,∀a∈ACS,}]]>其中，Ca是用电设备a用电费用的最小值，Ua(xa)为用电设备a的实际用电费用，是用电设备a在时间段t内总的用电消耗，Sa表示用电设备a运行起始时间，Fa表示用电设备a运行结束时间，1/L表示用电设备ACS的平滑控制系数；所述用电设备ABS的电能消耗XBS的表达式为：XBS={xa=ΣSaFaxat,Ua(xa)≥Ca,∀a∈ABS,}]]>所述用电设备ASS的电能消耗XSS的表达式为：XSS={xa=ΣSaFaxat,Ua(xa)≥Ca,∀a∈ASS,}]]>所述用电设备ANSS的电能消耗XNSS的表达式为：XNSS={xa=ΣSaFaxat,Ua(xa)≥Ca,∀a∈ANSS,}]]>4)居家智能优化模型通过可移动设备接口、可中断设备、气候控制接口、环境控制接口采集智能家居用电设备的用电信息，通过可移动设备接口、可中断设备采集可控和不可控负荷的用电数据，通过用户接口采集用户的用电喜好数据，通过天气预报预测接口采集天气预报的数据和实时电价的信息；5)设置目标函数，所述目标函数包括最小化居家设备的总用电能耗和舒适度，所述目标函数最小化居家设备的总用电能耗minf(X)的表达式为：minf(X)=Σt=1TγtΣa∈Axat]]>其中，是用电设备a在时间段t内总的电能消耗，并且设定设备存在可控制的时间段[Sa，Fa]，在该可控时间段内，其电能消耗在上下限之间可控；γt是分时电价在时段t内价格，A是总的设备；所述目标函数舒适度J的表达式为：J=∂PRCPR‾+∂CCCCC‾]]>其中，∂PR,∂CC]]>为目标函数权重，∂PR∈[0,1],∂CC∈[0,1],CPR‾]]>和CCC‾]]>分别为方案偏好函数CPR和温度舒适度函数CCC的凸组合函数；6)根据所述步骤4)采集的用户的用电喜好数据和天气预报数据进行目标函数中权重的设置，采用基于Pareto的多目标算法结合启发式算法对所述步骤5)的目标函数minf(X)和J进行求解，得到最优化的各种用电设备启动时间排列结果。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于动态负荷管理的居家智能优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 建立基于动态负荷管理的居家智能优化模型，基于如下6个接口模型进行数据的传 输和设备控制： 可移动设备接口，所述可移动设备接口用于读取用电设备的技术参数，并传输信号数 据供主计算机进行调用计算； 可中断设备接口，所述可中断设备接口用于储存由用电设备控制输出的开关状态，并 根据该状态通过智能插座对可中断设备进行运行或断开； 气候控制接口，所述气候控制接口用于储存由用电设备控制输出的加热或冷却设备的 信号； 环境监控接口，所述环境监控接口用于储存预测的电能消费值，环境温度值，可再生能 源提供的能源值，并不断的把这些数据和实际的环境数据进行比较，如果偏差大于设定值， 则发出一个警告信号，使得电脑控制端进行重新计算； 用户接口，所述用户接口用于和用户进行交流互动，把用户的偏好转化成权重数据给 优化模型，并且展示给用户实际的系统操作方式； 天气预报预测接口，所述天气预报预测接口提供电气预报数值； 2) 将用电设备分为4类，包括： 用电设备Ακ，这类设备的电能消耗能够在每个阶段被平滑的控制，并且用电行为在每 个子时段只取决于当前的电能消费等级； 用电设备ABS，这类设备的用电行为和系统总的用能消耗有关； 用电设备Ass，这类设备属于可中断设备系类，当这类设备运行的时候，它的电能消耗是 固定的，能够被直接打开和关闭并且不产生影响； 用电设备ANSS，这类设备属于不可中断设备系类，这类设备运行时的用电功率恒定； 3) 计算所述步骤2)的4类用电设备的用电费用， 所述用电设备Ακ的电能消耗的表达式为：其中，Ca是用电设备a用电费用的最小值，Ua 〇〇为用电设备a的实际用电费用，是 用电设备a在时间段t内总的用电消耗，Sa表不用电设备a运行起始时间，Fa表不用电设 备a运行结束时间，1/L表示用电设备的平滑控制系数； 所述用电设备ABS的电能消耗XBS的表达式为：所述用电设备Ass的电能消耗Xss的表达式为：所述用电设备anss的电能消耗XNSS的表达式为：4) 居家智能优化模型通过可移动设备接口、可中断设备、气候控制接口、环境控制接口 采集智能家居用电设备的用电信息，通过可移动设备接口、可中断设备采集可控和不可控 负荷的用电数据，通过用户接口采集用户的用电喜好数据，通过天气预报预测接口采集天 气预报的数据和实时电价的信息； 5) 设置目标函数，所述目标函数包括最小化居家设备的总用电能耗和舒适度， 所述目标函数最小化居家设备的总用电能耗minf(X)的表达式为：其中，X〗是用电设备a在时间段t内总的电能消耗，并且设定设备存在可控制的时间 段[Sa，Fa]，在该可控时间段内，其电能消耗在上下限之间可控；Yt是分时电 价在时段t内价格，A是总的设备； 所述目标函数舒适度J的表达式为：其中，3PR、为目标函数权重，分别为方案偏好函 数CPK和温度舒适度函数的凸组合函数； 6) 根据所述步骤4)采集的用户的用电喜好数据和天气预报数据进行目标函数中权重 3PR、3CC的设置，采用基于p aret〇的多目标算法结合启发式算法对所述步骤5)的目标函 数minf(X)和J进行求解，得到最优化的各种用电设备启动时间排列结果。2.根据权利要求1所述的一种基于动态负荷管理的居家智能优化方法，其特征在于， 所述步骤6)，求解的具体过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永标，黄莉，卫志农，卞栋，陈璐，孙国强，孙永辉，王国权，余大伟，周静，颜盛军，
申请(专利权)人：国家电网公司，国电南瑞科技股份有限公司，河海大学，国网重庆市电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11