家庭能量调度方法、装置和计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种家庭能量调度方法、装置和计算机可读存储介质。通过构建电能调度系统、评判网络和执行网络，结合神经网络、自适应评价设计、增强学习和经典动态规划等，基于近似动态规划采用非线性函数拟合方法在评判网络和执行网络中相互迭代逼近，求得最优化的性能指标和最优控制解，有效的解决了家庭电能优化控制问题中对不确定及动态参数难以精确建模的问题，为高维复杂非线性系统的最优控制提供了一种切实可行的方法；能够在直接影响因素不完全清楚的情况下，通过控制储能设备的充放电效率得到最小累积电价，可起到电力需求的削峰填谷、提高供电效率、缓解缺电压力、降低供电成本和用电成本的效果。

【技术实现步骤摘要】
家庭能量调度方法、装置和计算机可读存储介质
本专利技术涉及电能优化管理
，特别涉及一种家庭能量调度方法、装置和计算机可读存储介质。
技术介绍
家庭能量优化调度是电力系统需求侧管理的重要环节，是智能电网优化的重要组成部分，可有效促进智能电网充分挖掘大量可控负荷设备和未来大量接入的电动汽车等储能设备对维持电网电能供需平衡的作用，通过需求侧优化管理、与用户双向互动，最终达到提高电网对可再生能源接纳能力、提升资产利用效率、延缓电网扩容投资需求、提高电能质量和供电可靠性的目标，不但令供用电双方获得双赢，还能实现低碳电力、环境保护的可持续发展目标。然而，用户对电器设备的用电需求、动态电价及外界环境的不确定性，使得家庭电能优化控制问题中具有高度的非线性、未知的动态特性、模型的不确定性等，难以用数学工具进行准确的描述。传统的经典控制理论和现代控制理论都要求建立精确的数学模型，这给控制理论的发展带来了巨大的挑战。与此同时,随着传感、通信等信息技术的广泛应用,这些复杂系统每天都会产生和存储着海量的在线和离线数据,这些数据蕴含着丰富的系统运行信息。因而，在难于建立精确的机理模型情况下,如何发展基于数据的控制理论来解决复杂非线性系统的优化与控制,已经成为控制理论界亟待解决的热点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种家庭能力调度方法、装置和计算机可读存储介质，能够有效解决家庭电能优化控制问题中对不确定及动态参数难以精确建模问题，为高维复杂非线性系统的最优控制提供了一种切实可行的理论和方法。根据本专利技术第一方面实施例的家庭能量调度方法，包括以下步骤：采集所需的家庭用户的用电数据，所述用电数据包括用电有功功率、可再生能源的输出功率、电网的供电功率、储能设备的充放电功率；根据所述用电数据建立电能调度系统，选取控制系统的被控量和控制量，定义状态变量；根据用户的要求通过所述状态变量建立性能指标的模型；预设一个时间区间，并将所述时间区间分为若干时隙，对每个所述时隙，进行近似动态规划，建立评判网络和执行网络，通过将性能指标代入所述执行网络得到最优控制解，再将最优控制解代入所述评判网络得到一个更优的所述性能指标，经过若干次的相互迭代，分别得到最优化的所述性能指标和最优化的所述最优控制解；根据当前的所述时隙的所述性能指标和所述最优控制解，分别对所述评判网络和所述执行网络进行修正；根据每个所述时隙的所述最优控制解进行能量调度。根据本专利技术实施例的家庭能量调度方法，至少具有如下技术效果：通过构建电能调度系统、评判网络和执行网络，结合神经网络、自适应评价设计、增强学习和经典动态规划等，基于近似动态规划采用非线性函数拟合方法在评判网络和执行网络中相互迭代逼近，求得最优化的性能指标和最优控制解，有效的解决了家庭电能优化控制问题中对不确定及动态参数难以精确建模的问题，为高维复杂非线性系统的最优控制提供了一种切实可行的方法；能够在直接影响因素不完全清楚的情况下，通过控制储能设备的充放电效率得到最小累积电价，可起到电力需求的削峰填谷、提高供电效率、缓解缺电压力、降低供电成本和用电成本的效果。根据本专利技术的一些实施例，所述用电数据还包括储能设备的电量、动态电价；所述用电数据需要在前期采集；所述储能设备的电量由功率与能量的关系和所述储能设备的充放电功率求得。在前期将后续调度需要用到数据采集完备。根据本专利技术的一些实施例，所述电能调度系统为：k时刻的所述用电有功功率与k时刻的所述储能设备的充放电功率之和等于k时刻的所述电网的供电功率与k时刻的所述可再生能源的输出功率之和；k时刻的所述状态变量包括同一时刻的所述用电有功功率、所述可再生能源的输出功率、所述动态电价和所述储能设备的电量；控制变量为所述储能设备的充放电功率。根据本专利技术的一些实施例，所述性能指标为所述时间区间内的每一所述时隙的单元电价之和；所述单元电价为：同一所述时隙下，所述用电有功功率减去所述可再生能源的输出功率再加上所述储能设备的充放电功率所得的值与所述动态电价的平方相乘；所述性能指标旨在实现所述时间区间内的累积电价达到最小。建立性能指标，作为调度结果的参考。根据本专利技术的一些实施例，在某一所述时隙下，所述执行网络用于求得使所述单元电价与所述性能指标之和最小的所述最优控制解，所述评判网络用于根据所述执行网络求得的所述最优控制解计算出所述单元电价与所述性能指标之和作为新的所述性能指标；将新的所述性能指标代入所述执行网络中求得一个新的所述最优控制解，将新的所述最优控制解代入所述评判网络中求得一个更新的所述性能指标，相互迭代若干次后，求得在此所述时隙的所述最优控制解和对应的最佳的所述性能指标。通过评判网络与执行网络的相互迭代，从而在动态参数不确定的情况下求得理想的性能指标和最优控制解。根据本专利技术的一些实施例，每次修正先修正所述评判网络，再修正所述执行网络；所述评判网络的修正法则为：通过当前所述时隙的所述单元电价与所述性能指标和上一个所述时隙的所述性能指标得到评判权重误差，通过所述评判权重误差对评判权重求偏导以及对当前所述时隙的所述性能指标求偏导，得到使所述评判权重误差更小的所述评判权重，完成对所述评判网络的修正；所述执行网络的修正法则为：在完成当前所述时隙的评判网络修正法则后，通过当前所述时隙的所述单元电价与所述性能指标与完成所述评判网络修正时的所述性能指标得到执行权重误差，通过所述执行权重误差对执行权重求偏导，得到使所述执行权重误差更小的所述执行权重，完成对所述执行网络的修正。在每个时隙求得最优控制解和性能指标之后，进行对评判网络和执行网络的修正，保证下一时隙求得的最优控制解和性能指标仍能得到最优值。根据本专利技术的一些实施例，所述能量调度以一个所述时间区间为一轮，当完成一轮所述能量调度后进行新一轮的所述能量调度；所述最优控制解为所述储能设备的充放电功率，每轮的所述能量调度通过当前一轮的每一个所述时隙得到的所述储能设备的充放电功率进行调度控制。根据本专利技术的一些实施例，当所述最优控制解不符合实际情况时，执行以下步骤：当前所述动态电价较低时，用最大的所述储能设备的充放电功率进行充电；所述可再生能源的输出功率大于负载侧的负荷需求时，用所述可再生能源的输出功率多出的功率进行充电；当储能设备会满充时，将所述储能设备的充放电功率调整至刚好满充的大小；当储能设备会过放时，将所述储能设备的充放电功率刚好放到0；上述步骤中的所述储能设备的充放电功率不能超过其幅值约束。根据本专利技术第二方面实施例的装置，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述第一方面实施例任一项所述的家庭能量调度方法。根据专利技术实施例的装置，至少具有如下技术效果：由于本专利技术实施例的装置执行如本专利技术第一方面实施例中任一项本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种家庭能量调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采集所需的家庭用户的用电数据，所述用电数据包括用电有功功率、可再生能源的输出功率、电网的供电功率、储能设备的充放电功率；/n根据所述用电数据建立电能调度系统，选取控制系统的被控量和控制量，定义状态变量；/n根据用户的要求通过所述状态变量建立性能指标的模型；/n预设一个时间区间，并将所述时间区间分为若干时隙，对每个所述时隙，进行近似动态规划，建立评判网络和执行网络，通过将性能指标代入所述执行网络得到最优控制解，再将最优控制解代入所述评判网络得到一个更优的所述性能指标，经过若干次的相互迭代，分别得到最优化的所述性能指标和最优化的所述最优控制解；/n根据当前的所述时隙的所述性能指标和所述最优控制解，分别对所述评判网络和所述执行网络进行修正；/n根据每个所述时隙的所述最优控制解进行能量调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种家庭能量调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集所需的家庭用户的用电数据，所述用电数据包括用电有功功率、可再生能源的输出功率、电网的供电功率、储能设备的充放电功率；
根据所述用电数据建立电能调度系统，选取控制系统的被控量和控制量，定义状态变量；
根据用户的要求通过所述状态变量建立性能指标的模型；
预设一个时间区间，并将所述时间区间分为若干时隙，对每个所述时隙，进行近似动态规划，建立评判网络和执行网络，通过将性能指标代入所述执行网络得到最优控制解，再将最优控制解代入所述评判网络得到一个更优的所述性能指标，经过若干次的相互迭代，分别得到最优化的所述性能指标和最优化的所述最优控制解；
根据当前的所述时隙的所述性能指标和所述最优控制解，分别对所述评判网络和所述执行网络进行修正；
根据每个所述时隙的所述最优控制解进行能量调度。


2.根据权利要求1所述的家庭能量调度方法，其特征在于，所述用电数据还包括储能设备的电量、动态电价；所述用电数据需要在前期采集；所述储能设备的电量由功率与能量的关系和所述储能设备的充放电功率求得。


3.根据权利要求2所述的家庭能量调度方法，其特征在于，所述电能调度系统为：k时刻的所述用电有功功率与k时刻的所述储能设备的充放电功率之和等于k时刻的所述电网的供电功率与k时刻的所述可再生能源的输出功率之和；k时刻的所述状态变量包括同一时刻的所述用电有功功率、所述可再生能源的输出功率、所述动态电价和所述储能设备的电量；控制变量为所述储能设备的充放电功率。


4.根据权利要求2所述的家庭能量调度方法，其特征在于，所述性能指标为所述时间区间内的每一所述时隙的单元电价之和；所述单元电价为：同一所述时隙下，所述用电有功功率减去所述可再生能源的输出功率再加上所述储能设备的充放电功率所得的值与所述动态电价的平方相乘；所述性能指标旨在实现所述时间区间内的累积电价达到最小。


5.根据权利要求4所述的家庭能量调度方法，其特征在于，在某一所述时隙下，所述执行网络用于求得使所述单元电价与所述性能指标之和最小的所述最优控制解，所述评判网络用于根据所述执行网络求得的所述最优控制解计算出所述单元电价与所述性能指标之和作为新的所述性能指标；将新的所述性能指标代入所述执行网络中求得一个新的所述最优控制解，将新的所述最优控制解代入...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝桂芹，李嘉业，黄剑慧，喻亮，严韦，宋芳超，陈秀珍，李福荣，王帅卿，王秀娟，周森，罗明研，陈英志，温如春，廖啟恒，邸建铭，李露，何智成，刘允锷，丛璟，
申请(专利权)人：广州市电力工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44