一種家居微電網運行的優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電力系統微電網，更具體地說，設及一種家居微電網運行的優化方法。
【背景技術】
[0002] 微電網為電力系統提供了一種可再生能源發電和儲能系統，是用戶需求的一種分 布式集合形式，也是分布式協調可再生能源與用戶負荷的理想平臺。在微電網的運行過程 中，由于用戶用電行為的隨機性及可再生能源（光伏/風電）輸出的波動性，未來的負荷數 據、新能源發電數據、電價數據都難W準確地預測，使用戶側微電網中能量流與信息流的時 變性急劇增大，大大提高了保證實時能量供需平衡的難度，需要快速有效的能量控制，使用 戶對優化決策的實時性要求愈來愈高。因此，需要一種在可再生能源發電、用戶負荷與電網 電價的任意波動下快速調控能量W提高用戶效用函數的在線優化方法。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于：提供家居微電網運行的優化方法，只需要獲取當下時刻微電 網系統中的各種狀態即可得出當下時刻對微電網的調控決策。
[0004] 為了實現上述目的，本發明提供了一種家居微電網運行的優化方法，它包括如下 步驟：（1)對家居電器進行分類；似確定系統目標函數、決策變量與相關的約束條件，形成 原始全局優化問題；(3)針對可控負荷隊列，確定李雅普諾夫函數與李雅普諾夫漂移；(4) 依據李雅普諾夫優化方法將原始全局優化問題轉化為每個時刻的子問題；(5)獲取當下時 刻的光伏出力，電價，可控負荷的相關數據；(6)將光伏出力按照一定原則在各類負荷中進 行預分配；(7)對當下時刻的子問題進行求解，得到當下時刻的決策變量；(8)更新時間到 下一時刻，返回步驟6,直到整個優化時間區間結束。
[0005] 作為本發明的一種改進，在步驟（1)中，所述家居電器分為基線負荷與可控負荷， 所述基線負荷為需要立即啟動且不能中斷的設備，所述可控負荷為不需要立即啟動且啟動 后也可W被隨意中斷的設備。
[0006] 作為本發明的一種改進，所述基線負荷包括照明、電腦、電視、娛樂設施和冰箱，所 述可控負荷包括HVAC(Heating、VentilationandAirConditioning,供熱、通風及空調）、 熱水器與電動汽車。
[0007] 作為本發明的一種改進，步驟（2)中，所述系統目標函數為最小化用電成本，所述 決策變量為可控負荷每個時刻的功率消耗，所述約束條件包括可控負荷的功率約束。
[000引作為本發明的一種改進，步驟（3)中，所述可控負荷隊列有S個隊列 紛>)蘭往(0,包(0)，分別為HVAC、熱水器與電動汽車，李雅普諾夫函數為設餅作/2，代表S個負荷隊列的擁擠度，李雅普諾夫漂移定義為 A(0(0) ^阻{I從(f+ 1)) --1從(0)恰的，為李雅普諾夫函數值相鄰時刻變化值的期 望。
[0009] 作為本發明的一種改進，步驟巧）中，所述可控負荷的相關參數包括可控負荷的 額定功率、每個時刻的隨機負荷需求W及用戶設定HVAC運行的標準溫度。
[0010] 作為本發明的一種改進，步驟化）中，所述光伏的輸出功率首先滿足基線負荷，若 仍有剩余，將根據可控負荷的優先級與延遲約束依次進行分配，可控負荷的優先級依次為 熱水器、HVAC、電動汽車。
[0011] 與現有技術相比，本發明家居微電網運行的優化方法在可再生能源發電，用戶負 荷與電網電價的任意波動下快速調控能量W提高用戶效用，不依賴任何未來發電量，負荷， 電價的數據，只需要獲取當下時刻微電網系統中的各種狀態即可得出當下時刻對微電網的 調控決策。隨著智能電網，通信技術的發展，本發明為微電網的經濟運行提供了一種成本 低、可行性高的方案。
【附圖說明】
[0012] 下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明的方案及其有益技術效果進行詳細說 明。
[0013] 圖1為本發明家居微電網運行的優化方法流程圖。
[0014] 圖2為本發明的微電網系統組成圖。
[0015] 圖3為熱水器優化前后的運行時間對比圖。
[0016] 圖4為電動汽車優化前后的運行時間對比圖。
[0017] 圖5為HVAC優化前后的運行時間對比圖。 陽01引圖6為HVAC優化后室內溫度與室外溫度的對比圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了使本發明的發明目的、技術方案及其有益技術效果更加清晰，W下結合附圖 和【具體實施方式】，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實 施方式僅僅是為了解釋本發明，并非為了限定本發明。
[0020] 請參閱圖1，本發明家居微電網運行的優化方法包括下列步驟：
[0021] 步驟1 :對家居電器進行分類；
[0022] 步驟2:確定系統目標函數、決策變量與相關的約束條件，形成原始全局優化問 題；
[0023] 步驟3 :針對可控負荷隊列，確定李雅普諾夫函數與李雅普諾夫漂移；
[0024] 步驟4 :依據李雅普諾夫優化方法將原始全局優化問題轉化為每個時刻的子問 題；
[00對步驟5 :獲取當下時刻的光伏出力，電價，可控負荷的相關數據；
[0026] 步驟6 :將光伏出力按照一定原則在各類負荷中進行預分配；
[0027] 步驟7 :對當下時刻的子問題進行求解，得到當下時刻的決策變量。
[0028] 步驟8 :更新時間到下一時刻，返回步驟6,直到整個優化時間區間結束。
[0029] 在步驟1中，對家居電器的分類是將家居電器分為基線負荷與可控負荷，其中基 線負荷需要立即啟動且不能中斷，不可調控，包括照明，電腦，電視，娛樂設施，冰箱等。可 控負荷不需要立即啟動，啟動后也可W被隨意中斷，包括HVAC化eating,Ventilationand AirConditioning,供熱、通風及空調），熱水器與電動汽車。
[0030] 在步驟2中，系統目標函數為最小化用電成本，決策變量為可控負荷（HVAC、熱水 器、電動汽車）每個時刻的功率消耗，約束條件包括可控負荷的功率約束等。
[0031] 在步驟3中，可控負荷隊列有S個隊列餅〇 =(公(0,經(0,結(0)，分別為HVAC， 熱水器與電動汽車。李雅普諾夫函數為/ 2，代表S個負荷隊列的擁擠度。 李雅普諾夫漂移定義為A沿(/))蘭狙(丘訟(n-1)) -L訟(0)K如)}，為李雅普諾夫函數值 相鄰時刻變化值的期望。
[0032] 在步驟4中，李雅普諾夫優化方法解除了原始問題在時間尺度上的禪合關系，將 原問題轉換為每個時刻的線性規劃問題，不依賴系統中任何未來的信息，只需要當下時刻 的相關變量即可進行求解。
[0033] 在步驟5中，可控負荷的相關參數包括可控負荷的額定功率，每個時刻