集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，在家庭综合能源系统中引入了热泵与电动汽车，探索了电动汽车调度、考虑热舒适度的DFCCHP热电调度与家庭电负荷调度相结合的可行性。建立了含家庭电负荷与热负荷模型、PMV模型、能源设备与电动汽车模型的家庭综合能源系统模型；建立了含电负荷与热负荷平衡约束、能源设备出力与爬坡约束、电网电能交互约束、室内温度与热水温度约束；建立了家庭综合能源系统多目标优化模型，综合考虑了购能成本与碳排放成本。最后，使用求解器对所提优化调度模型进行求解，得到系统优化调度方案与目标函数值，并在实施例中设置了4个场景验证了所提方法对经济减排的有效性。场景验证了所提方法对经济减排的有效性。场景验证了所提方法对经济减排的有效性。

【技术实现步骤摘要】
集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法


[0001]本专利技术涉及能源调度
，具体涉及一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法。

技术介绍

[0002]随着能源消耗的增加与能源设备的发展，在能源需求侧中占有相当大比重的家庭能量管理受到了广泛关注。为优化家庭能源结构和减少能源消耗，用户侧屋顶光伏、家庭高效热泵、微型热电联产系统以及蓄电池等用能设备得到了普及推广。在不久的将来，随着“碳中和”、“碳达峰”等政策的提出，会有越来越多的家庭装设该类设备进行节能减排。家庭综合能源系统可通过家庭能源管理系统(HEMS)对家用电器、可再生能源及各类能源设备进行监控调度，同时在HEMS中对能源价格和任何其他相关因素进行制定。通过调整各能源设备的出力来满足家庭电热需求的同时，将整个家庭的电能与热能进行很好的集成并得到最佳调度。
[0003]目前，家庭综合能源系统的调度大都以购能成本最低为目标的经济运行调度，缺少了对环境保护方面的调度目标，且对家庭能源消费模型建立不够完整，没有考虑热舒适度对热负荷进行调度指导，也没有考虑电动汽车的引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，包括以下步骤：S1：在HEMS(家庭能源管理系统)中输入包括光伏预测数据、家电运行参数，分时电价、分时气价、室外温度、热水使用量预测数据、电动汽车参数、及各能源设备出力约束、碳排放强度参数的家庭综合能源系统相关数据；S2：根据家庭热负荷与电负荷参数特性对其进行分类建模，并建立PMV模型；S3：建立家庭综合能源系统各能源设备模型，包括燃料电池模型、辅助燃烧器模型、热泵模型、电动汽车模型；S4：对上述各模型设置家庭综合能源系统运行约束条件，具体约束有：家庭电负荷与热负荷平衡约束、能源设备出力约束、燃料电池爬坡约束、电网电能交互约束、室内温度与热水温度约束；S5：建立考虑家庭综合能源系统购能成本与碳排放成本的多目标优化模型；S6：对所构建家庭综合能源系统优化模型进行求解，得出家庭综合能源系统运行优化方案；S7：通过HEMS对家庭综合能源系统各设备进行调度安排。2.如权利要求1中所述的一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤S1中的家庭综合能源系统由光伏、燃料电池、辅助燃烧器、热泵以及电动汽车组成。3.如权利要求1中所述的一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤S2中对家庭热负荷与电负荷进行分类建模以及建立PMV模型，具体包括以下步骤：将家庭电负荷进一步划分为可中断负荷、不可中断负荷和不可调度负荷，其中可中断负荷与不可中断负荷作为可调度负荷可按照负荷特性将其安排到运行成本最低的时段进行调度，不可调度负荷不进行调度，HEMS执行调度的整个调度范围是24小时，以15 min为一个时间采样间隔将一天分为96个运行区间，定义一个二进制变量来表示t时段第i个可调度负荷的运行状态，如下式所示：式中，和为用户预分配给第i个设备的可运行时间区间；otherwise为一天内剩下的其他时间段；A1和A2分别为可中断负荷和不可中断负荷的集合；其中可中断负荷可在负荷运行过程中随时中断，但可中断负荷设备所执行的工作应受到调节，使其至少运行一定长的时间段，以避免对住户的舒适度产生太大影响，如抽水机、吸尘器等，可根据下式建立可中断负荷模型：吸尘器等，可根据下式建立可中断负荷模型：
式中，P
ti
为t时段第i个设备消耗的电功率；为第i个设备的额定功率；为第i个可中断负荷设备一天内所需的最小运行时间间隔数；不可中断负荷在负荷运行过程中一经启动，在完成任务之前不可以被中断，如果在负荷运行过程参与调度而突然暂停供电会为用户带来严重损失，如洗碗机、洗衣机、电饭锅等，因此，为了HEMS在其可运行间隔内确定最优启动时间，引入了一个辅助二进制变量当时表示第i个不可中断负荷在第t个时间段开始启动，时表示情况相反，并根据下式建立不可中断负荷模型：时表示情况相反，并根据下式建立不可中断负荷模型：时表示情况相反，并根据下式建立不可中断负荷模型：式中，为第i个不可中断负荷设备必须连续工作的时间间隔数；将家庭热负荷进一步划分为采暖热负荷与热水负荷，并根据下式建立采暖热负荷模型：式中，T
tout
、T
tin
分别为t时段的室外温度和室内温度；R为房屋建筑材料的热阻；为DFCCHP提供给空气热负荷的热功率；C
air
为空气的比热容；Δt为HEMS的时间采样间隔；根据下式建立热水负荷模型：式中，T
twa
为t时段储水箱内储存热水的温度；V
tcold
、T
cw
分别为t时段往储水箱内注入冷水的体积和温度；V
w
、C
w
分别为储水箱内储存热水的体积和水的比热容；Q
twa
为t时段热水负荷所需的热功率；根据下式建立PMV模型，式中，λ
PMV
为PMV指标值；t
sk
为人体在接近舒适条件下的平均皮肤温度；t
a
为人体周围空气温度；M为人体新陈代谢的产热量；I
cl
为服装热阻。4.如权利要求1中所述的一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤S3中建立各能源设备模型，具体包括以下步骤：根据下式建立燃料电池模型：
式中，P
tFC
为t时段燃料电池的输出电功率；为t时段燃料电池消耗天然气的功率；Q
tF...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云龙，韩璐，吴涛，罗树林，孔师源，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：