一种家庭微电网供电控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种家庭微电网供电控制方法及装置，包括：获取当前时刻家用电器的工作状态值；根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案；基于控制方案对家用电器进行供电控制；本发明专利技术以用户的实时用电需求的基础，保障了用户的用电需求，按照控制方案对家用电器进行控制，对家庭微电网中的能源与消耗进行调度，使各类设备合理使用和分配，同时减小了主电网的电能消耗和环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种家庭微电网供电控制方法及装置
本专利技术涉及电力用户用电控制
，具体涉及一种家庭微电网供电控制方法及装置。
技术介绍
电力需求的持续增长被认为是当前电网面临的最重大问题之一，这种情况将导致电力供应更加复杂。同时，环境污染和常规能源枯竭等问题也迫切需要解决方案。于是需求侧管理、分布式能源、智能家居等技术被给予了大量的关注。一般通过需求响应(DR)控制方法和智能电器来优化电力的使用，从而在不修改基础设施的情况下更有效地利用电网的当前容量。需求响应被定义为通过激励或电价来诱导用户改变其用电模式，从而使能源需求与可用电力相匹配，提高电网的稳定性和可靠性家庭微电网的成熟进一步提高了需求响应在电力调节上的作用。家庭微电网集发电、储电和用电为一体，与家庭能源管理系统(HEMS)一起为用户的优化用能提供服务。HEMS由除了智能电表(SM)外的高级量测基础设施(AMI)技术和能源管理控制器(EMC)组成。AMI提供了电力公司和智能电表之间的双向互通。智能电表从不同的设备收集电能消耗数据，并从服务提供商处接收实时电价。EMC管理家庭微电网中的能源生产与消耗，可由需求响应机制来进行，用以调度家用负荷、分布式电源(DER)和储能系统(ESS)的使用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种家庭微电网供电控制方法及装置，基于家庭用户的实时用电需求，以最小化主电网能源消耗和环境污染为目标对家用电器进行供电控制，实现家庭微电网中的能源生产与消耗进行调度，使各类设备合理使用和分配。本专利技术提供一种家庭微电网供电控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：获取当前时刻家用电器的工作状态值；根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案；基于控制方案对家用电器进行供电控制。优选地，所述根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案，包括：判断当前时刻家用电器的工作状态值与预设控制方案中当前时刻家用电器的工作状态预设值是否一致；若是，则保持预设控制方案不变，否则，根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案。进一步地，所述控制方案包括：在控制周期中当前时刻及当前时刻之后各时刻家用电器的工作状态值、消耗分布式能源系统电量的状态值以及消耗储能系统电量的状态值。进一步地，按下式确定优化控制模型的目标函数：式中，i∈[1,N]，N为家用电器总数，t∈[t0,T]，t0为当前时刻，T为控制周期中时刻总数，Ei为家用电器i的运行功率，MAt,i为t时刻家用电器i的工作状态值，取值为0或1，MDERt,i为t时刻家用电器i消耗分布式能源系统电量的状态值，取值为0或1，MESSt,i为t时刻家用电器i消耗储能系统电量的状态值，取值为0或1，αMT、βMT和δMT分别为燃气轮机供电时二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放系数，αGRID、βGRID和δGRID分别为主电网供电时二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放系数，PMT(t)为t时刻燃气轮机的输出功率，PGRID(t)为t时刻电网提供的功率。进一步地，按下式确定优化控制模型的约束条件：储能系统约束：PESS(t)＝ES(t)-ES(t-1)ES(1)＝ES(T)PV2G(t)＝EV2G(t)-EV2G(t-1)式中，PESS(t)为t时刻储能系统的输出功率，ES(t)为t时刻储能系统存储的电量，ES(t-1)为t时刻-1储能系统存储的电量，为储能系统存储的最大电量，为储能系统存储的最小电量，ES(1)为初始时刻储能系统存储的电量，ES(T)为t时刻储能系统存储的电量，为储能系统的充电效率，为储能系统的最大充电容量，为储能系统的放电效率，为储能系统的最大放电容量，EV2G(t)为t时刻储能系统存储的电动汽车的电量，PV2G(t)为t时刻电动汽车的输出功率，为电动汽车的最大输出功率，为电动汽车的充电系数，为电动汽车的放电系数，EV2G(t-1)为t时刻-1储能系统存储的电动汽车的电量；分布式能源系统约束：PMT(t)＝amt×Ht,turb+bmt式中，PPV(t)为t时刻光伏系统的输出功率，为光伏系统最大功率点的标准额定输出功率，为标称工作太阳辐射强度，St,irr为t时刻的太阳辐射强度，γ为最大功率点的功率温度系数，Tm(t)为时刻t光伏系统中电池m的工作温度，Tt,amb为t时刻的环境温度，NOCT为电池的标称工作温度，为电池m的标称工作温度，和分别为光伏系统中串联和并联的电池模块数，PMT(t)为t时刻燃气轮机的输出功率，Ht,turb为t时刻输入燃气轮机的燃料热值，amt为第一常数，bmt为第二常数，PMT(t-1)为t-1时刻燃气轮机的输出功率，为燃气轮机输出功率的下限值，为燃气轮机输出功率的上限值，Ei为家用电器i的运行功率，MDERt,i为t时刻家用电器i消耗分布式能源系统电量的状态值。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种家庭微电网供电控制装置，其改进之处在于，所述装置包括：获取单元，用于获取当前时刻家用电器的工作状态值；更新单元，用于根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案；控制单元，用于基于控制方案对家用电器进行供电控制。优选地，所述更新单元，具体用于：判断当前时刻家用电器的工作状态值与预设控制方案中当前时刻家用电器的工作状态预设值是否一致；若是，则保持预设控制方案不变，否则，根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案。进一步地，所述控制方案包括：在控制周期中当前时刻及当前时刻之后各时刻家用电器的工作状态值、消耗分布式能源系统电量的状态值以及消耗储能系统电量的状态值。进一步地，按下式确定优化控制模型的目标函数：式中，i∈[1,N]，N为家用电器总数，t∈[t0,T]，t0为当前时刻，T为控制周期中时刻总数，Ei为家用电器i的运行功率，MAt,i为t时刻家用电器i的工作状态值，取值为0或1，MDERt,i为t时刻家用电器i消耗分布式能源系统电量的状态值，取值为0或1，MESSt,i为t时刻家用电器i消耗储能系统电量的状态值，取值为0或1，αMT、βMT和δMT分别为燃气轮机供电时二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放系数，αGRID、βGRID和δGRID分别为主电网供电时二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放系数，PMT(t)为t时刻燃气轮机的输出功率，PGRID(t)为t时刻电网提供的功率。进一步地，按下式确定优化控制模型的约束条件：储能系统约束：PESS(t)＝ES(t)-ES(t-1)ES(1)＝ES(T)PV2G(t)＝EV2G(t)-EV2G(t-1)式中，PESS(t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种家庭微电网供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取当前时刻家用电器的工作状态值；/n根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案；/n基于控制方案对家用电器进行供电控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种家庭微电网供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取当前时刻家用电器的工作状态值；
根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案；
基于控制方案对家用电器进行供电控制。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前时刻家用电器的工作状态值，确定家用电器的控制方案，包括：
判断当前时刻家用电器的工作状态值与预设的控制方案中当前时刻家用电器的工作状态预设值是否一致；
若是，则保持预设的控制方案不变，否则，基于当前时刻家用电器的工作状态值求解预先建立的优化控制模型，获取更新后的控制方案。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制方案包括：在控制周期中当前时刻及当前时刻之后各时刻家用电器的工作状态值、消耗分布式能源系统电量的状态值以及消耗储能系统电量的状态值。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按下式确定优化控制模型的目标函数：



式中，i∈[1,N]，N为家用电器总数，t∈[t0,T]，t0为当前时刻，T为控制周期中时刻总数，Ei为家用电器i的运行功率，MAt,i为t时刻家用电器i的工作状态值，取值为0或1，MDERt,i为t时刻家用电器i消耗分布式能源系统电量的状态值，取值为0或1，MESSt,i为t时刻家用电器i消耗储能系统电量的状态值，取值为0或1，αMT、βMT和δMT分别为燃气轮机供电时二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放系数，αGRID、βGRID和δGRID分别为主电网供电时二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放系数，PMT(t)为t时刻燃气轮机的输出功率，PGRID(t)为t时刻电网提供的功率。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定优化控制模型的约束条件：
储能系统约束：



PESS(t)＝ES(t)-ES(t-1)









ES(1)＝ES(T)






PV2G(t)＝EV2G(t)-EV2G(t-1)



式中，PESS(t)为t时刻储能系统的输出功率，ES(t)为t时刻储能系统存储的电量，ES(t-1)为t时刻-1储能系统存储的电量，为储能系统存储的最大电量，为储能系统存储的最小电量，ES(1)为初始时刻储能系统存储的电量，ES(T)为t时刻储能系统存储的电量，为储能系统的充电效率，为储能系统的最大充电容量，为储能系统的放电效率，为储能系统的最大放电容量，EV2G(t)为t时刻储能系统存储的电动汽车的电量，PV2G(t)为t时刻电动汽车的输出功率，为电动汽车的最大输出功率，为电动汽车的充电系数，为电动汽车的放电系数，EV2G(t-1)为t时刻-1储能系统存储的电动汽车的电量；
分布式能源系统约束：



PMT(t)＝amt×Ht,turb+bmt






式中，PPV(t)为t时刻光伏系统的输出功率，为光伏系统最大功率点的标准额定输出功率，为标称工作太阳辐射强度，St,irr为t时刻的太阳辐射强度，γ为最大功率点的功率温度系数，Tm(t)为时刻t光伏系统中电池m的工作温度，Tt,amb为t时刻的环境温度，NOCT为电池的标称工作温度，为电池m的标称工作温度，和分别为光伏系统中串联和并联的电池模块数，Ht,turb为t时刻输入燃气轮机的燃料热值，amt为第一常数，bmt为第二常数，PMT(t-1)为t-1时刻燃气轮机的输出功率，为燃气轮机输出功率的下限值，为燃气轮机输出功率的上限值。


6.一种家庭微电网供电控制装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：石坤，田世明，陈宋宋，李德智，郑顺林，李源非，龚桃荣，周颖，韩凝晖，宫飞翔，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11