本发明涉及家庭用电能效管理，具体地，涉及一种基于分布式光伏发电和储能系统的家庭能效管理系统。
背景技术：
：作为智能电网的重要领域，分布式光伏发电具有清洁高效、布局分散灵活、能对电网起到削峰填谷的作用等优点，受到政府大力的推广和社会广泛的关注，因此分布式光伏发电在居民侧的应用得到快速的发展。随着安装户用分布式光伏并网发电系统的用户增多，对户用分布式光伏发电以及家庭用电进行控制管理、信息采集和能量优化具有重要意义。因此，如何结合分布式光伏发电和储能系统使家庭用电更安全高效、智能合理，提高家庭用电效益，缩短分布式光伏系统成本回收周期等问题成了该领域的研究热点。另外，用户负荷按其可调度性大致可分为3类，包括重要负荷、可调整负荷、可平移负荷。重要负荷是指必须在特定的时间段内供电的负荷，如照明、冰箱等；可调整负荷是指需求量在一定范围内可变的负荷，如暖气、空调等；可平移负荷是指负荷供电时间可按计划变动的负荷，如洗衣机、消毒柜等。家庭负荷中存在着一定的可平移负荷，在峰谷分时电价的条件下，合理调度可平移负荷有利于提高运行经济性。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于分布式光伏发电和储能系统的家庭能效管理系统。本发明将分布式光伏阵列和蓄电池结合起来，并根据峰谷分时电价和光伏出力情况，找到最优的家庭负载用电方案，实现对家庭能效的优化利用，达到经济效益最大化。根据本发明提供的基于分布式光伏发电和储能系统的家庭能效管理系统，包括：光伏阵列、蓄电池、直流交流转换模块、双向电表、能效管理系统以及家庭用电负载；其中，所述光伏阵列、所述蓄电池通过直流交流转换模块连接所述家庭用电负载；所述双向电表一端连接所述家庭用电负载、所述直流交流转换模块，另一端用于连接电网；所述能效管理系统一方面连接所述直流交流转换模块，另一方面连接所述家庭用电负载，用于根据家庭用电负载的用电量调整所述光伏阵列和/或所述蓄电池的输出功率。优选地，所述直流交流转换模块包括第一DC/DC模块、第二DC/DC模块以及DC/AC模块；其中，所述光伏阵列依次通过第一DC/DC模块、DC/AC模块连接所述双向电表、家庭用电负载；所述蓄电池通过第二DC/DC模块、DC/AC模块连接所述双向电表、家庭用电负载。优选地，所述光伏阵列和蓄电池的具体控制方法为：当在用电高峰时段时，将光伏阵列的光伏发电全部用于为家庭用电负载的供电，若光伏发电大于家庭用电负载的负荷功率时，将多余电量送入电网；当光伏发电功率小于家庭用电负载的负荷功率时，通过蓄电池提供不足电量；当光伏发电功率和蓄电池的输出功率小于家庭用电负载的负荷功率时，通过电网提供不足电量；当在用电低谷时段，通过电网对蓄电池进行充电。优选地，所述能效管理系统根据家庭用电负载的用电量调整所述光伏阵列和/或所述蓄电池的输出功率的具体方法为：步骤1：通过光伏发电功率预测得到当日的光伏发电出力功率预测数据；步骤2：通过家庭能效管理数学模型，带入光伏发电出力功率预测数据，计算得到可平移负荷的最佳开始运行时间，使得一天内家庭用电总费用最小；步骤3：根据可平移负荷的最佳开始运行时间控制可平移负荷的通断，使可平移负荷在最佳开始运行时间运行，同时进行蓄电池的充放电控制。优选地，所述家庭能效管理数学模型：minC=24n·[Σt=1pLt>pPVtn[fGt·(pLt-pPVt-pbt)]-Σt=1pLt<pPVtn[fR·(pPVt-pLt)]]-fPV·WPV]]>s.t.TLi∈[αi,βi]pbt≤pbmax]]>其中C为一天内家庭用电总费用，一天24小时平均分成n个时间段，t为时间段序号；表示t时段内所有家庭负荷的总功率，表示t时段内光伏发电出力功率，表示t时段内蓄电池发出功率，WPV为一天的光伏发电量；为t时段内电网用电电价，fR为余电上网电价，fPV为光伏发电补贴；TLi表示第i个可平移负荷的开始运行时间，[αi,βi]为第i个可平移负荷的开始运行时间的范围，pbmax为蓄电池最大充放电功率。优选地，所述可平移负荷为供电时间能够按计划变动的家庭用电负载的负荷；所述可平移负荷包括洗衣机、消毒柜或热水器中任一种或任多种。优选地，所述用电高峰时段为8：00至22：00；所述用电低谷时段为22：00-次日8：00。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明在峰谷分时电价的条件下，针对不同的电价水平，通过分析建模合理分配家庭负荷的运行时间以及蓄电池的充放电时间，提高了运行经济性，实现经济效益最大化；2、本发明结合分时电价和光伏发电出力功率情况，合理调度可平移负荷有利于提高光伏自消纳率，同时能实现全社会范围的削峰填谷作用，增强电网运行的稳定性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。本发明将分布式光伏发电和储能结合起来，并根据分时电价和光伏出力情况，找到最优的家庭负载用电方案，实现对家庭能效的优化利用，达到经济效益最大化。如图1所示，本发明包括多块太阳能电池板组成光伏阵列，光伏阵列接受日照后发出直流电能，经逆变器之后得到近似的220V、50Hz交流电能，光伏电池板和储能蓄电池接入家庭供电入口，并与电网相连，既可以为家庭负载供电，又可以把多余电量输送到配电网。电网与家庭存在双向电能交换，需安装双向智能电表分别计量正反两种电费。在峰谷分时电价的条件下，系统通过对光伏发电和储能蓄电池的协调管理，以及对家庭负载的用电调度，实现家庭用电的优化控制。在本实施例中，本发明提供的基于分布式光伏发电和储能系统的家庭能效管理系统，包括：光伏阵列、蓄电池、直流交流转换模块、双向电表、能效管理系统以及家庭用电负载；其中，所述光伏阵列、所述蓄电池通过直流交流转换模块连接所述家庭用电负载；所述双向电表一端连接所述家庭用电负载、所述直流交流转换模块，另一端用于连接电网；所述能效管理系统一方面连接所述直流交流转换模块，另一方面连接所述家庭用电负载，用于根据家庭用电负载的用电量调整所述光伏阵列和/或所述蓄电池的输出功率。所述直流交流转换模块包括第一DC/DC模块、第二DC/DC模块以及DC/AC模块；其中，所述光伏阵列依次通过第一DC/DC模块、DC/AC模块连接所述双向电表、家庭用电负载；所述蓄电池通过第二DC/DC模块、DC/AC模块连接所述双向电表、家庭用电负载。所述光伏阵列和蓄电池的具体控制方法为：当在用电高峰时段时，将光伏阵列的光伏发电全部用于为家庭用电负载的供电，若光伏发电大于家庭用电负载的负荷功率时，将多余电量送入电网；当光伏发电功率小于家庭用电负载的负荷功率时，通过蓄电池提供不足电量；当光伏发电功率和蓄电池的输出功率小于家庭用电负载的负荷功率时，通过电网提供不足电量；当在用电低谷时段，通过电网对蓄电池进行充电。所述能效管理系统根据家庭用电负载的用电量调整所述光伏阵列和/或所述蓄电池的输出功率的具体方法为：步骤1：通过光伏发电功率预测得到当日的光伏发电出力功率预测数据；步骤2：通过家庭能效管理数学模型，带入光伏发电出力功率预测数据，计算得到可平移负荷的最佳开始运行时间，使得一天内家庭用电总费用最小；步骤3：根据可平移负荷的最佳开始运行时间控制可平移负荷的通断，使可平移负荷在最佳开始运行时间运行，同时进行蓄电池的充放电控制。所述家庭能效管理数学模型：minC=24n·[Σt=1pLt>pPVtn[fGt·(pLt-pPVt-pbt)]-Σt=1pLt<pPVtn[fR·(pPVt-pLt)]]-fPV·WPV]]>s.t.TLi∈[αi,βi]pbt≤pbmax]]>其中C为一天内家庭用电总费用，一天24小时平均分成n个时间段，t为时间段序号；表示t时段内所有家庭负荷的总功率，表示t时段内光伏发电出力功率，表示t时段内蓄电池发出功率，WPV为一天的光伏发电量；为t时段内电网用电电价，fR为余电上网电价，fPV为光伏发电补贴；TLi表示第i个可平移负荷的开始运行时间，[αi,βi]为第i个可平移负荷的开始运行时间的范围，pbmax为蓄电池最大充放电功率。家庭负荷按其可调度性可分为重要负荷、可调整负荷和可平移负荷3类。其中可平移负荷的供电时间可按计划变动，如洗衣机、消毒柜、热水器等。可以认为在一定时期内家庭负荷的用电时间相对固定。因此可以对可平移负荷的开始运行时间进行合理调度，提高运行经济性。所述可平移负荷为供电时间能够按计划变动的家庭用电负载的负荷；所述可平移负荷包括洗衣机、消毒柜或热水器中任一种或任多种。所述用电高峰时段为8：00至22：00；所述用电低谷时段为22：00-次日8：00。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页1 2 3