一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法，首先根据家电的用电特征，将用电器分为温度、光照、可中断和不可中断四种类型，然后由于微电网中新能源的间歇性，很难达到供需平衡，造成了能量的利用率不高，所以本发明专利技术根据用户用电目的，以家庭能量管理系统为单位，通过实时电价、系统的功率供求平衡、负载动态特性、电池充放电效率、当前风速和当前用户用电的舒适度来对负载进行调度的分布式能量管理。采用实时电价机制，最后对该系统采用分布式算法进行求解。合理的优化家庭负载的用电安排，在满足用户一定舒适度的情况下达到供需平衡、有效降低电量峰值，节约能源同时也使居民能够幸福用电，达到减少能量损耗、最大社会福利的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电网
，更具体地，涉及一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法。
技术介绍
自二十世纪以来，人类环境污染越来越严重，在当前日益严峻的环保和减排压力下，加快新能源的发展，改变现有的能源结构已成为人类当务之急，进入21世纪后，美国电力科学研究院、美国能源部以及欧盟委员会等纷纷提出各自对未来智能电网的设想和框架，用以推进新能源的发展进程。传统的发电模式，不仅成本高而且对环境污染大，随着新能源不断地被人类挖掘，只有合理的将传统的发电模式与新能源发电结合在一起，才能更好的利用能源、促进节能减排。并且由于石油危机的出现，初级能源价格大幅度上涨，西方国家通过需求侧管理来对负载进行调度，从而解决供需不匹配问题。需求侧管理的控制方法是引导用户高峰时少用电，低谷时多用电，提高供电效率、优化用电方式的办法，这样可以在完成同样用电功能的情况下减少电量消耗和电力需求,从而缓解缺电压力，降低供电成本和用电成本，使供电和用电双方得到实惠，达到节约能源和保护环境的长远目的。但是随着社会经济的发展和人明生活水平的提高，用户用电器的数量在逐年增多，这给电力系统带来了更大的挑战，电力系统的智能化势在必行，其中在保证用户用电舒适度前提下的家庭能量管理系统是电网智能用电技术的一部分。有些学者对家庭能量管理系统已经进行了研究，如：根据预测电价和过去负载的用电量来安排未来一段时间内负载的用电量的家庭能量管理系统。根据预先设定的优先级别，协调用电器用电时间段的家庭能量管理算法。根据预先设定的目标电费，来给出下一时间段用电策略的家庭能量管理系统。但是很少有在实时电价机制下的家庭能量管理系统，也很少有考虑用电器动态特性和用户舒适度的管理策略。目前已知的智能电网中能量管理系统研究的主要文献有：[1]C.Chang,“Genetic-basedalgorithmforpowereconomicloaddispatch,”IETGener.Transmiss.Distrib.,vol.1,no.2,pp.261-269,May2007.[2]C.Kuo,“Anovelcodingschemeforpracticaleconomicdispatchbymodifiedparticalswarmapproach,”IEEETrans.PowerSyst.,vol.23,no.4,pp.1825-1835,Oct.2008.[3]A-H.Mohsenia-Rad,A.Leon-Carcia,“Optimalresidentialloadcontrolwithpricepredictioninreal-timeelectricitypricingenvironments,”IEEETrans.SmartGrid,vol.1,no.2,pp.120-133,Sept.2010.[4]N.Li,L.ChenandS.Low,“Optimaldemandresponsebasedonutilitymaximizationinpowernetworks”,2011IEEEPowerandEnergySocietyGeneralMeeting,pp.1-8,2011.[5]W.Zhang,Y.Xu,W.Liu,C.Zang,andH.Yu,“Distributedonlineoptimalenergymanagementforsmartgrids,”IEEETrans.Ind.Electron,vol.11,no.3,pp.717-727,June2015.[6]Z.Yang,R.Wu,J.Yang,K.Long,andP.You,“EconomicaloperationofMicrogridwithvariousdevicesviadistributedoptimization,”IEEETrans.SmartGrid,vol.7,no.2,pp.857-867,March2016.其中，文献[1]基于基因算法，来对负载进行调度，实现经济的最大化。文献[2]基于粒子群算法，解决区域内的经济分配问题，实现经济最大化。文献[3]基于线性规划法算法设计一种自动的家庭能量管理网络，使得在电力交易过程中用户经济最优且等待时间最短。文献[4]基于分布式算法，通过动态价格和需求侧管理策略实现每个负载效益最优化，从而使得社会利益最大化。文献[5]基于分布式的在线最优能量管理算法，通过价格的更新和各个节点的信息交流，对负载的功率进行调度，来最小化能量损失。文献[6]用分解的方法实现负载和电池以及发电厂的功率制定，来找到各自经济最优的状态，从而实现全网的经济最优性。上述所述的文献的理念与方法能解决一定实际问题达到我们预期的目的，但仍存在一些不足之处：1、基因算法，粒子群算法、蚁群等智能算法，虽然约束性小，但他们都是基于随机搜索的，收敛速度慢，容易陷入局部最优解，而且不适合在线搜索。2、像前面所述的文献大部分是集中式控制方法，集中式控制需要全局信息和大量的时间，运算量大，灵活度不够，容易导致单点失效。3、对于之前的能量管理的文献，大多数通过需求侧管理“移峰填谷”，从而达到需求匹配，减少能量损耗，以及经济效益等目的，很少有人考虑用户用电的舒适度，在将来的智能电网运营中更应该考虑人们的意愿，使得控制更加经济，合理，人性化。4、现有的能量管理控制系统中，大部分忽略了负载的动态特性，而且关于负载的动态特性没有用具体的表达式表达，而有一部分就直接忽略了实时电价对用户用电的影响。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法，采用的是分布式算法，将整个设计任务分配到每个节点上去控制，需要搜集的信息少，可靠性高，计算简单，降低了系统的整体成本。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法，所述方法应用于分布式发电系统，分布式发电系统包括若干微电网，每个微电网包括发电机、电池和负载，所述发电机包括传统发电机和风力发电机，所述负载包括家用电器，所述方法包括以下步骤：S1：在每一个发电机、电池和负载都设置一个节点，所述节点能够获取传统发电机、电池、风力发电机和负载的运行信息，各节点组成网络，节点之间能够进行通信；S2：根据家用电器的用电特征，将家用电器分为温度、光照、可中断和不可中断四种类型,温度、光照和可中断类型的用电器分别以温度、光照和功率为衡量依据来判断用户舒适度，用户舒适度在[-100,100]之间；不可间断类型的用电器在工作状态(N＝1)时用户舒适度为100，在休息状态(N＝0)时用户舒适度为0；S3：对交易电价进行实时更新，采用实时电价机制，发电厂和用户共同决定交易电价；系统采用实时电价，不仅可以减少用户的用电费用，而且发电厂可以通过实时电价了解用户用电需求，进而可以减少能量损失。S4：当交易电价小于用户预设的电价且用户舒适度没有达到预设的要求范围内时，用户根据需要用电；当交易电价大于用户预设的电价且用户舒适度没有达到预设的要求范围内时，用户以社会总福利为依据对负载进行调度。在一种优选的方案中，所述方法还包括：当传统发电机和风力发电机的发电量大于负载的耗电量时，如果此时交易电价不高于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法，所述方法应用于分布式发电系统，分布式发电系统包括若干微电网，每个微电网包括发电机、电池和负载，所述发电机包括传统发电机和风力发电机，所述负载包括家用电器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：在每一个发电机、电池和负载都设置一个节点，所述节点能够获取传统发电机、电池、风力发电机和负载的运行信息，各节点组成网络，节点之间能够进行通信；S2：根据家用电器的用电特征，将家用电器分为温度、光照、可中断和不可中断四种类型,温度、光照和可中断类型的用电器分别以温度、光照和功率为衡量依据来判断用户舒适度；不可间断类型的用电器在工作状态时用户舒适度为100，在休息状态时用户舒适度为0；S3：对交易电价进行实时更新，采用实时电价机制，发电厂和用户共同决定交易电价；S4：当交易电价小于用户预设的电价且用户舒适度没有达到预设的要求范围内时，用户根据需要用电；当交易电价大于用户预设的电价且用户舒适度没有达到预设的要求范围内时，用户以社会总福利为依据对负载进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种基于用户舒适度的分布式能源管理方法，所述方法应用于分布式发电系统，分布式发电系统包括若干微电网，每个微电网包括发电机、电池和负载，所述发电机包括传统发电机和风力发电机，所述负载包括家用电器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：在每一个发电机、电池和负载都设置一个节点，所述节点能够获取传统发电机、电池、风力发电机和负载的运行信息，各节点组成网络，节点之间能够进行通信；S2：根据家用电器的用电特征，将家用电器分为温度、光照、可中断和不可中断四种类型,温度、光照和可中断类型的用电器分别以温度、光照和功率为衡量依据来判断用户舒适度；不可间断类型的用电器在工作状态时用户舒适度为100，在休息状态时用户舒适度为0；S3：对交易电价进行实时更新，采用实时电价机制，发电厂和用户共同决定交易电价；S4：当交易电价小于用户预设的电价且用户舒适度没有达到预设的要求范围内时，用户根据需要用电；当交易电价大于用户预设的电价且用户舒适度没有达到预设的要求范围内时，用户以社会总福利为依据对负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文平，许银亮，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44