一种新型家庭能量管理系统的智能控制算法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型家庭能量管理系统的智能控制算法，该算法主要针对居民用户中大功率家电负荷进行DR控制，并对户用分布式电源的供能模式进行选择，充分考虑用户对家电的舒适度范围设定，并根据家电当前工作状态提出了舒适度越限指标的概念，并据此计算所有家电的动态优先级，根据优先级执行控制决策，实现了控制的全自动化，提高了用户参与DR的主动性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该算法主要针对居民用户中大功率家电负荷进行DR控制，并对户用分布式电源的供能模式进行选择，充分考虑用户对家电的舒适度范围设定，并根据家电当前工作状态提出了舒适度越限指标的概念，并据此计算所有家电的动态优先级，根据优先级执行控制决策，实现了控制的全自动化，提高了用户参与DR的主动性。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于家庭能量管理系统的智能控制算法，属于新能源发电及需求侧响应控制
。
技术介绍
为实现电力供需平衡，传统方法是电力公司根据预测的用电负荷，来确定发电容量，从而满足电力需求水平。该方法虽能满足高峰时段用电需求，但非峰荷期间，大量备用处于闲置状态，这大大降低了发电机的效率，也造成了资源浪费。同时，能源危机的出现导致化石燃料价格大幅上涨，对此西方国家展开了通过削减需求侧负荷来解决电力供需矛盾的探索与实践，需求侧响应(demand response, DR)的理念随之诞生。根据激励方式的不同，DR可分为价格型和激励机制型两大类。其中，高峰负荷期间，起决定作用的DR事件都属于激励型DR，如直接负荷控制、可中断负荷等，通过用户接收相关控制信号作出响应，而非通过电价实施DR。目前，大部分激励型DR事件的研究对象是一些大电力用户，如工业及商业用户等，且其控制方式一般为半自动化或人工实施；而针对居民用户研究较少。鉴于此，有必要针对居民用电，展开相关DR控制方面的研究。美国的A.HMohsenian等人提出了针对小功率家电开展DR响应，但其研究对总体家电功耗并无太大影响。此外，智能电网的发展、新能源的大力普及也为精确供能、电力供给多元化、电力需求侧管理、电网自由接入等提供了契机，它不仅服务于大电网而且服务于电力终端用户。目前，我国的智能家电只是针对单个家电远程控制、物联网技术等实现，未实现与电网间的互动，更没有考虑家庭户用分布式电源的接入供能。因此，借助智能电网中的智能量测装置，针对居民用户侧大功率负荷及分布式电源，通过相关智能控制算法，可实现家庭能量管理的自动化；同时通过考虑用户的舒适度，还可提高用户参与需求侧管理的积极性与主动性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是一种用于家庭能量管理系统的智能控制算法，该算法主要用于家庭网络中，大功率电器的DR自动控制及分布式电源的工作模式选择。该算法充分考虑了用户的舒适度的设定，提出了舒适度越限指标，并据此定义了家电动态优先级；提高了用户参与DR的主动性、积极性，而且实现了 DR控制的自动化。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是:根据家电作用，可将家电分为重要负荷(如电炉、照明设备等)和可控负荷(如热水器、空调、电动汽车等)两部分。本算法针对大功率可控负荷进行控制，一方面对居民生活影响较小；另一方面通过控制大功率家电，可对整体耗电量产生较大影响，从而使居民侧需求才相应具有更大的实际意义。新型家庭能量管理(home energy management, HEM)系统包括管理控制终端和家电智能控制器两大部分。管理控制终端执行智能控制算法，实现家庭中所有大功率用电器及分布式电源的管理及决策控制。家电智能控制器实现家电及分布式发电装置的功率数据采集、与HMS通信、根据算法结果执行家电状态控制等。新型家庭能量管理系统的智能控制算法包括以下步骤:(1)管理控制终端接收电力公司相关控制信号，包括用电限制(单位KW)、DR响应时间要求等，然后向家电智能控制器下发控制命令，采集相关信息，相关信息包括家电开关状态、家电工作状态、家电功率数据等数据。(2)用户输入包括所有被控家电舒适度范围在内的设定；算法执行时，应首先考虑用户设定，从而使控制结果尽量不影响用户正常的生活习惯。(3)家电智能控制器采集所有被控家电的包括家电开关状态、家电工作状态(如热水器水温、室温、电动汽车电池充电量等)、家电功率数据等在内的数据，并将其上送至管理控制终端。 (4)管理控制终端根据检测到的信息，计算家电舒适度越限指标，并进行动态优先级排序，所述被控家电的家电舒适度越限指标为【权利要求】1.，其特征在于包括以下步骤:(1)管理控制终端接收电力公司包括用电限制、DR响应时间要求在内的控制信号，然后向家电智能控制器下发控制命令，采集信息；(2)用户输入包括所有被控家电舒适度范围在内的设定；(3)家电智能控制器采集所有被控家电的包括家电开关状态、家电工作状态、家电功率数据在内的数据，并将其上送至管理控制终端；(4)管理控制终端根据检测到的信息，计算家电舒适度越限指标，并进行动态优先级排序，所述被控家电的家电舒适度越限指标为 2.根据权利要求1所述的新型家庭能量管理系统的智能控制算法，其特征在于:被控家电包括电热水器、空调和电动汽车，其舒适度越限指标分别为:电热水器 【文档编号】G05B19/418GK103676846SQ201310586819【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日 【专利技术者】汤奕, 鲁针针 申请人:常州思普锐电力科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型家庭能量管理系统的智能控制算法，其特征在于包括以下步骤：（1）管理控制终端接收电力公司包括用电限制、DR响应时间要求在内的控制信号，然后向家电智能控制器下发控制命令，采集信息；（2）用户输入包括所有被控家电舒适度范围在内的设定；（3）家电智能控制器采集所有被控家电的包括家电开关状态、家电工作状态、家电功率数据在内的数据，并将其上送至管理控制终端；（4）管理控制终端根据检测到的信息，计算家电舒适度越限指标，并进行动态优先级排序，所述被控家电的家电舒适度越限指标为KAPP的值越大，其动态优先级越高；（5）检测各家电舒适度是否超出设定值，当某家电发生状态改变请求时，响应其请求，并采集用户实际用电量P1；当某家电发生状态改变请求时，管理控制终端根据家用电器的状态计算各家电舒适度越限指标，并根据越限指标进行动态优先级排序；（6）用户实际用电量P1与分布式电源发电量P2相比较：1）若分布式电源发电量P2较大，则不改变家电状态，同时将剩余电量上网；2）若用户实际用电量P1大，则：用户实际用电量P1‑分布式电源发电量P2不大于供电公司所给用电限制，不需进行减载决策；用户实际用电量P1‑分布式电源发电量P2大于供电公司所给用电限制，进行减载决策；所述减载决策过程为：ⅰ）根据上述动态优先级排序，从优先级最低的家电开始，首先检测家电状态，若SAPPi=1，则令其为0；ⅱ）更新家电总耗电量P1，判断用户实际用电量P1‑分布式电源发电量P2是否大于供电公司所给用电限制；ⅲ）若是，检测下一高优先级家电状态，若SAPPi=1，则令其为0；ⅳ）重复步骤ⅱ）、ⅲ），直至用电限制满足要求。FDA0000418181250000011.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤奕，鲁针针，
申请(专利权)人：常州思普锐电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32