本發(fā)明涉及能源管理，更具體的說(shuō)是涉及一種基于分時(shí)電價(jià)的家庭能源管理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著智能電網(wǎng)在家庭側(cè)的應(yīng)用，家庭能量管理系統(tǒng)發(fā)展迅猛。家庭能量管理系統(tǒng)利用用戶資源，對(duì)用電進(jìn)行管理，可有效提高能源利用率，推動(dòng)節(jié)能減排。但是隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，目前家庭能量管理系統(tǒng)方案綜合考慮v2h技術(shù)和分時(shí)電價(jià)綜合應(yīng)用，仍然存在用電成本高的問(wèn)題。

2、公開(kāi)號(hào)為cn118297631a，名稱為一種分時(shí)電價(jià)調(diào)整系統(tǒng)，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。該分時(shí)電價(jià)調(diào)整系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備、運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備和響應(yīng)反饋設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備分別與運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備和響應(yīng)反饋設(shè)備連接，且運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備還與響應(yīng)反饋設(shè)備連接；數(shù)據(jù)處理設(shè)備用于對(duì)電網(wǎng)側(cè)設(shè)備的用電負(fù)荷信息和響應(yīng)反饋設(shè)備獲取到的目標(biāo)用戶的用電信息進(jìn)行預(yù)處理，并得到對(duì)應(yīng)的綜合用電信息，數(shù)據(jù)處理設(shè)備還用于向運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備發(fā)送綜合用電信息；運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備用于對(duì)綜合用電信息進(jìn)行分析處理，并得到對(duì)應(yīng)的分時(shí)電價(jià)策略，運(yùn)行優(yōu)化設(shè)備還用于向響應(yīng)反饋設(shè)備發(fā)送分時(shí)電價(jià)策略；響應(yīng)反饋設(shè)備用于獲取目標(biāo)用戶的用電信息及將分時(shí)電價(jià)策略反饋給目標(biāo)用戶。這樣可以有效提升電力資源配置效果。

3、公開(kāi)號(hào)為cn111598612a，名稱為一種分時(shí)電價(jià)制定方法，包括：預(yù)測(cè)待預(yù)測(cè)時(shí)刻的風(fēng)功率區(qū)間；在待預(yù)測(cè)時(shí)刻風(fēng)電功率區(qū)間內(nèi)隨機(jī)抽樣生成100組風(fēng)功率場(chǎng)景；縮減場(chǎng)景為10組風(fēng)功率場(chǎng)景；在用戶負(fù)荷中加入風(fēng)功率場(chǎng)景，生成凈負(fù)荷場(chǎng)景圖；將凈負(fù)荷場(chǎng)景中的峰谷時(shí)段劃分為h個(gè)時(shí)間段，再將h個(gè)時(shí)間段劃分為峰、平、谷時(shí)段；計(jì)算風(fēng)功率場(chǎng)景期望，生成等效凈負(fù)荷曲線；根據(jù)等效凈負(fù)荷構(gòu)建分時(shí)電價(jià)模型；采用nsga-ii算法對(duì)分時(shí)電價(jià)模型進(jìn)行多目標(biāo)求解。與未考慮風(fēng)電不確定性的方法相比，充分考慮風(fēng)功率的隨機(jī)性，并有效地指導(dǎo)用戶對(duì)分時(shí)電價(jià)做出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)均衡系統(tǒng)負(fù)荷、削峰填谷的目標(biāo)，同時(shí)保證用戶的用電習(xí)慣不受影響。但是，上述公開(kāi)技術(shù)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電價(jià)的精確分時(shí)及基于分時(shí)電價(jià)的能源管理。

4、因此，如何提供一種充分考慮v2h技術(shù)與分時(shí)電價(jià)，在滿足用戶自身需求的同時(shí)最大限度的降低用電成本，實(shí)現(xiàn)用電成本最優(yōu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于分時(shí)電價(jià)的家庭能源管理方法，旨在解決上述技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于分時(shí)電價(jià)的家庭能源管理方法，包括以下步驟：

4、s1、構(gòu)建家庭能源系統(tǒng)模型，包括光伏單元模型，儲(chǔ)能單元模型和電動(dòng)汽車模型；

5、s2、構(gòu)建電價(jià)分時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲取n年該用戶每分鐘的歷史用電量和電價(jià)，對(duì)電價(jià)分時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，基于訓(xùn)練后的電價(jià)分時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型獲取電價(jià)時(shí)段；

6、s3、基于家庭能源系統(tǒng)模型和電價(jià)時(shí)段，制定用電成本最優(yōu)控制方案。

7、進(jìn)一步的，所述光伏單元模型為：

8、

9、a＝t+(0.0256×is(t))

10、式中，ppv(t)為光伏輸出功率，ppv_0為光伏額定功率，is(t)為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，is_ref為標(biāo)準(zhǔn)條件下太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，tref為標(biāo)準(zhǔn)條件下參考溫度，δ為溫度系數(shù)，t為環(huán)境溫度；

11、儲(chǔ)能單元模型包括充電過(guò)程和放電過(guò)程，具體的：

12、充電過(guò)程為：

13、

14、放電過(guò)程為：

15、

16、對(duì)過(guò)充過(guò)放進(jìn)行約束：

17、socmin≤soc≤socmax

18、式中，ebss(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能單元的剩余電量，δe為儲(chǔ)能單元的自放電效率，pin(t)為充電功率，pex(t)為放電功率，ηin為充電效率，ηex為放電效率，為儲(chǔ)能單元容量最大值，為儲(chǔ)能單元最小值，為t時(shí)刻儲(chǔ)能單元的額定充電功率，為t時(shí)刻儲(chǔ)能單元的額定放電功率，socmin為荷電狀態(tài)最小值，socmax為荷電狀態(tài)最大值；

19、電動(dòng)汽車模型包括充電過(guò)程和放電過(guò)程，具體的：

20、充電過(guò)程：

21、

22、放電過(guò)程：

23、

24、對(duì)過(guò)充過(guò)放進(jìn)行約束：

25、

26、式中，qev(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車的剩余電量，pev?in(t)為電動(dòng)汽車充電功率，pev?ex(t)為電動(dòng)汽車放電功率，為電動(dòng)汽車充電效率，為電動(dòng)汽車放電效率，為電動(dòng)汽車能量最大值，為電動(dòng)汽車能量最小值，為t時(shí)刻電動(dòng)汽車額定充電功率，為t時(shí)刻電動(dòng)汽車的額定放電功率，為電動(dòng)汽車荷電狀態(tài)的最小值，為電動(dòng)汽車荷電狀態(tài)的最大值，為t時(shí)刻需求電量。

27、進(jìn)一步的，所述s2具體為：

28、s21、獲取n年該用戶每分鐘的歷史用電量和電價(jià)；

29、s22、獲取n年內(nèi)每一季度的天數(shù)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，使其與待預(yù)測(cè)年內(nèi)每一季度的天數(shù)相同，并構(gòu)建訓(xùn)練集；

30、s23、構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)訓(xùn)練集對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型，向預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型中輸入數(shù)據(jù)集，得到預(yù)測(cè)結(jié)果；

31、s24、對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理，獲取用電高峰時(shí)段，對(duì)每一季度每一天的用電高峰時(shí)段進(jìn)行整數(shù)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)用電高峰時(shí)段和一般時(shí)段；

32、s25、獲取峰谷電價(jià)及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)段，基于峰谷電價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)段對(duì)標(biāo)準(zhǔn)用電高峰時(shí)段和一般時(shí)段進(jìn)行劃分，得到用電時(shí)段。

33、進(jìn)一步的，所述s22具體為：

34、將近n年的每一年的每一季度的天數(shù)與將要進(jìn)行分時(shí)電價(jià)的年份的每一季度的天數(shù)進(jìn)行判斷是否相等，如果不等，則針對(duì)天數(shù)不等的季度，在現(xiàn)有的天數(shù)不等的季度內(nèi)通過(guò)進(jìn)行隨機(jī)復(fù)制或者刪除，使得n年的每一年的每一季度的天數(shù)與將要進(jìn)行分時(shí)電價(jià)的年份的每一季度的天數(shù)相等；

35、采用差值使得天數(shù)相等，和將每分鐘用電量和電價(jià)相差不多的天進(jìn)行刪除，使得天數(shù)相等。

36、進(jìn)一步的，所述s23具體為：

37、在今年預(yù)測(cè)明年的分時(shí)電價(jià)，則將n年的每一天的每一分鐘的歷史用電量和電價(jià)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將n年的加權(quán)平均作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)，驗(yàn)證模型的可靠性，近4年每一分鐘的用電量和電價(jià)的加權(quán)平均為a*(n-3)+b*(n-2)+c*(n-1)+d*n，其中n為前一年，a<b<c<d，a+b+c+d＝1；將驗(yàn)證數(shù)據(jù)輸入模型，得到預(yù)測(cè)的2024年的每一天每一分鐘的用電量和電價(jià)；

38、若是在今年第一季度預(yù)測(cè)今年第2-4季度的分時(shí)電價(jià)，則將n年的每一天的每一分鐘的歷史用電量和電價(jià)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；將今年第一季度的每一天的每一分鐘的用電量和電價(jià)作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)，驗(yàn)證模型的可靠性；輸入驗(yàn)證數(shù)據(jù)，得到預(yù)測(cè)的今年第2-4季度的每一天每一分鐘的用電量和電價(jià)。

39、進(jìn)一步的，所述s24具體為：

40、將預(yù)測(cè)的每一季度的每一天的相隔m分鐘，求取積分，得到對(duì)應(yīng)間隔內(nèi)的積分值，其中間隔內(nèi)用電量積分值大于預(yù)設(shè)值為用電高峰期；或設(shè)置一個(gè)用電量閾值q，在大于q的時(shí)刻為高峰期。

41、進(jìn)一步的，所述s25具體為：

42、根據(jù)預(yù)測(cè)每一季度的每一天的用電高峰期進(jìn)行求并集，進(jìn)行十進(jìn)制取整，舍入和取整不能超過(guò)每一季度的每一天的電高峰期的最早時(shí)間和最晚時(shí)間，進(jìn)而得到該季度的用電高峰期，其余時(shí)段為一般時(shí)段；

43、根據(jù)用電高峰期和一般期，用戶所在地方當(dāng)前的峰谷電價(jià)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，將一天分為多個(gè)時(shí)間段，且用電高峰期和峰谷電價(jià)不存在重疊。

44、進(jìn)一步的，所述s3具體為：

45、s31、判斷當(dāng)前所處時(shí)間段；

46、s32、采集當(dāng)前設(shè)備信息，包括但不限于光伏發(fā)電量、儲(chǔ)能soc、用電功率、電動(dòng)汽車soc；

47、s33、在滿足功率需求的基礎(chǔ)上，以最小成本為目標(biāo)，基于約束條件制定當(dāng)前時(shí)間段控制策略；

48、s34、下發(fā)控制策略并根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制微調(diào)；

49、s35、判斷當(dāng)前時(shí)間是否仍處于當(dāng)前時(shí)間段，如仍處于當(dāng)前時(shí)間段，繼續(xù)執(zhí)行該時(shí)間段控制策略，否則結(jié)束此時(shí)間段，進(jìn)入下一時(shí)間段。

50、進(jìn)一步的，所述s33中最小成本具體為：

51、構(gòu)建最小成本目標(biāo)：

52、minc＝min(cpv+cbss+cev-cgrid)

53、式中，c為系統(tǒng)成本，cpv為光伏單元成本，cbss為儲(chǔ)能單元成本，cev為電動(dòng)汽車成本，cgrid為電網(wǎng)成本；

54、光伏單元成本具體為：

55、cpv＝co+cyun

56、式中，cpv為光伏單元成本，co為光伏初始投資，cyun為運(yùn)維成本；

57、儲(chǔ)能單元成本具體為：

58、

59、式中，cbss為儲(chǔ)能單元的成本，pbss為儲(chǔ)能單元的充電或放電功率，為功率上限，αbss、βbss、γbss為儲(chǔ)能單元成本系數(shù)，為放電深度；

60、電網(wǎng)成本具體為：

61、

62、式中，ξ(t)為同一時(shí)間段不能同時(shí)向電網(wǎng)購(gòu)電與售電的限值，取值為0或1，pgrid_i(t)為t時(shí)段向電網(wǎng)購(gòu)電的功率，cgrid_t(t)為t時(shí)段向電網(wǎng)購(gòu)電的價(jià)格，pgrid_o(t)為t時(shí)段向電網(wǎng)售電的功率，cgrid_o(t)為t時(shí)段向電網(wǎng)售電的價(jià)格。

63、進(jìn)一步的，所述s33中約束條件具體包括功率平衡、光伏約束、儲(chǔ)能約束、電動(dòng)汽車約束；

64、功率平衡：

65、ppv+pbss+pgrid＝pev+pload

66、式中，ppv為光伏功率，pbss為儲(chǔ)能功率，pgrid為電網(wǎng)功率，pev為電動(dòng)汽車功率，pload為負(fù)載功率；

67、光伏約束為：

68、ppv?min≤ppv≤ppv?max

69、式中，ppv?min為光伏出力的下限，ppv?max為光伏出力的上限；

70、儲(chǔ)能約束為：

71、

72、

73、socmin≤soc≤socmax

74、電動(dòng)汽車約束為：

75、

76、

77、

78、上述技術(shù)方案至少包括如下技術(shù)效果：

79、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種基于分時(shí)電價(jià)的家庭能源管理方法，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠依據(jù)用戶的用電習(xí)慣與分時(shí)電價(jià)將一天分為若干時(shí)間段，選擇成本最低的運(yùn)行方式，同時(shí)考慮v2h技術(shù)，在運(yùn)行方式中加入電動(dòng)汽車，以電動(dòng)汽車的用途為依據(jù)，合理設(shè)置其充放電。此外，該家庭能源管理系統(tǒng)還考慮了季節(jié)因素，即在不同季節(jié)，能源調(diào)度方案不同，實(shí)現(xiàn)綜合年用電成本最低。與現(xiàn)有家庭能量管理方法相比，本發(fā)明在能源管理時(shí)充分考慮v2h技術(shù)與分時(shí)電價(jià)，最大限度的降低用電成本，實(shí)現(xiàn)用電成本最優(yōu)。