一种基于实时电价的家用电器调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于实时电价的家用电器调度方法，属于智能电网技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，智能家居系统发展迅速，信息系统功能能够实现对家居空间中的宽带、多媒 体系统、水电气等信息的收集。而电价在每个季度、每个月、甚至每天每小时都会变化，随着 人们对电力需求的明显变化，电网的负载均衡有可能被打破。对于智能家居系统收集到的 电网信息平台提供的实时电价之后，就可以依据家居需求来生成家居设备的调度序列，从 而达到智能化降低电费支出的目的。
[0003] 由于家电使用中不确定因素的存在，因此求解最优调度序列的关键将是应对这种 不确定性。不确定规划有三种经典模型：期望值模型、相关机会模型和机会约束模型。
[0004] 国际上有很多关于需求响应电价设计和DR下的用电设备调度的研宄成果。国外 已存在的方法中有：基于自适应神经模糊推理的能量管理系统，其控制采用的是分支界定 调度算法；基于电价不确定情形的可推迟使用的设备的调度问题；还有基于电价不确定时 的调度策略，但没有提出针对具体家电的调度措施。
[0005] 国内在需求响应方面的研宄起步较晚，现也在探宄用一些新的算法和策略进行需 求响应研宄，如模式分类算法和经济学方法等。也有文献根据峰谷分时电价下用户响应的 历史数据，用响应数据建立矩阵表示用户对价格信号的响应程度，综合考虑了用户用电满 意度，提出了一种峰谷分时电价的优化决策模型；也有运用粒子群算法对别墅用户的需求 响应做出决策，达到节能的目的；还有将遗传算法交叉验证和支持向量回归的方法用于实 施电价的预测，并在此基础上通过混合整数规划的方法帮助用户进行用电决策。
[0006] 上面的方法中大都没有兼顾电价的不确定性和电器能耗及使用时长的不确定性， 也没有提出具体设备的调度方法。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于实时电价的家用电器调度方 法，根据需求管理调度每个电器，从而降低能量消耗和提高对系统的控制力。当考虑到每个 电器的使用时长的不确定因素时，本方法使用普通的线性规划方法来高效的计算最优化的 确定性的调度序列，从而降低电费支出。为了处理家用电器在使用时间长短和能量消耗多 少的不确定性，采用了一种不确定性线性规划方法，它利用一个自变量β来模拟每个电器 的不确定性能耗，通过β值能确定每个电器的使用时长和电量消耗。
[0008] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于实时电价的家用 电器调度方法，包括以下步骤：
[0009] (1)获取任务集数据，所述任务集数据包括电器数目、每个电器的预估能耗、每个 电器的最大功率、电路的最高限制总功率L t4、时间段数目、每个时间段τ的电价RTPt以及 每个电器运行的起始时间和结束时间；其中所有时间段的集合为Τ，τ为集合T内的任意时 间段，所有电器的集合为电器集A ;
[0010] (2)对于每个电器，根据该电器α的预估能耗设置其能耗中值μ和能耗标准差 σ，利用高斯分布模拟器建立电器α的高斯分布能耗模型，则电器α的随机能耗的99%在
[γΓ，TC沖，其中?Γ=μ + 3σ为电器α的最小能耗，γ:=μ-3σ为电器α的最大 能耗；
[0011] ⑶设置目标跳闸几率ρ，0彡ρ彡1 ;为每个电器设置不确定算子β的初始值， 0 ^ β ^ 1 ；
[0012] (4)对于每个电器，计算该电器α在T内的总能耗E;:
【主权项】
1. 一种基于实时电价的家用电器调度方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 获取任务集数据，所述任务集数据包括电器数目、每个电器的预估能耗、每个电器 的最大功率、电路的最高限制总功率Lta、时间段数目、每个时间段τ的电价RTPA及每个 电器运行的起始时间和结束时间；其中所有时间段的集合为Τ，τ为集合T内的任意时间 段，所有电器的集合为电器集A ; (2) 对于每个电器，根据该电器α的预估能耗设置其能耗中值μ和能耗标准差〇， 利用高斯分布模拟器建立电器α的高斯分布能耗模型，则电器α的随机能耗的99%在
为电器α的最小能耗，γ:=μ-3σ为电器α的最大 能耗； (3) 设置目标跳闸几率P，0< P < 1 ;为每个电器设置不确定算子β的初始值， O ^ β ^ 1 ； (4) 对于每个电器，计算该电器α在T内的总能耗ΕαΤ:
(5) 构造电费的线性规划模型，所述线性规划模型的目标为：
丁 ET 其中，Pa为电器α的最大功率，δ α为电器α运行的起始时间，θ α为电器α运行 的结束时间； 利用线性规划方法求解线性规划模型，以得到使得Min值最小并且满足约束条件的调 度序列父，父=[叉1，叉2，...^]，其中'=[又；(,...,又1],_]_￡[1，幻，€[￡六』为电器数目 ； (6) 利用蒙特卡洛模拟法计算调度序列的跳闸几率： (6-1)从每个电器的高斯分布能耗模型中进行抽样，得到每个电器的能耗，再将每个电 器的能耗进行加和计算得到本次抽样的总能耗，若该总能耗大于最高限制总功率Lta则表 示跳闸，否则表示不跳闸； (6-2)重复步骤（6-1)至规定次数，统计跳闸次数； (6-3)计算跳闸几率P t，所述跳闸几率为跳闸次数与总的抽样次数之比； (7) 若P t>P，则所述调度序列X即最优的电器调度序列，P t为最终跳闸几率，Min为 最终的电费支出；否则通过步进搜索算法更新β的值，返回步骤（4)。
2. 根据权利要求1所述的基于实时电价的家用电器调度方法，其特征在于：步骤 (5)中利用线性规划方法求解线性规划模型具体包括以下步骤：利用任务集数据构造 LinearMaker对象数组，调用单纯型算法类LinearProgramming中的MakeSimplexForm函数 对LinearMaker对象数组进行求解，得到使得Min值最小并且满足约束条件的调度序列X。
3.根据权利要求1所述的基于实时电价的家用电器调度方法，其特征在于：步骤（6-2) 所述的规定次数为5000次到10000次。
【专利摘要】本发明提供了一种基于实时电价的家用电器调度方法，根据任务集数据构造电费的线性规划模型，运用线性规划方法求解得到满足条件的调度序列，再通过蒙特卡洛模拟法计算调度序列的跳闸几率，不断更新其中的不确定算子并重复以得到最优的调度序列、跳闸几率以及电费支出。本发明采用了一种不确定性线性规划方法，利用一个自变量β来模拟每个电器的不确定性能耗，通过β值能确定每个电器的使用时长和电量消耗，本发明的方法在每个电器都处于最耗电的使用情况下，与传统方法的不确定性调度相比，能降低至少21.8％的电费支出，同时跳闸的几率控制在0.5％以内。
【IPC分类】G06Q10-06, G06Q50-06
【公开号】CN104680339
【申请号】CN201510134806
【发明人】陈小岛, 陈云亮, 李方圆
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月26日