的随机负 荷需求，W及用户设定HVAC运行的标准溫度。
[0034] 在步骤6中，光伏的输出功率首先满足基线负荷。若仍有剩余，将根据可控负荷的 优先级与延迟约束依次进行分配。可控负荷的优先级为热水器，HVAC，电动汽车。
[0035] 请参阅图2,本发明的微电网系统组成包括光伏发电单元与用电负荷等。在本实施 例的计算仿真中采用可再生能源发电与电网供电为主。光伏发电单元由光伏阵列及光伏逆 变器组成。其中光伏电池的功能是将太阳能转换为电能，逆变器主要是把光伏所发直流电 变为交流电，供负载使用。用电负荷包括基线负荷与可控负荷，图中重点展示了调控对象一 可控负荷HVAC，热水器与电动汽车。图中W功率控制器为核屯、。测量与建模模块收集来自 用户的负荷需求，光伏发电的出力数据，电网电价数据与可控负荷的相关参数进行建模。功 率控制器在获取运些信息后采用李雅普诺夫优化方法进行优化，对可控负荷进行调控。
[0036] 本发明家居微电网运行的优化方法通过调整可控负荷的运行时间，使用户的用电 成本最低，并保证系统的稳定性。在优化过程中充分体现了电价对用户用电习惯的引导作 用与负荷的可调控性，并考虑了用户的舒适度。采用的李雅普诺夫优化方法将复杂的全局 优化问题解禪为每个时刻的线性规划问题，计算复杂度小；不需系统中任何未来的信息，只 需要当下时刻的相关变量即可进行求解，计算成本低，为家居微电网的经济运行提供了一 种成本更低、可行性更高的优化方法。
[0037] 微电网用户的用电成本对比如表1 :
[0038]
阳039] 表1 :优化前后用电成本对比
[0040] 仿真计算采用图1所示的微电网系统。从仿真结果可W看到：（1)请参阅图3， 为热水器优化前后的运行时间对比图，最大的延迟时间为10分钟，并不会影响用户的舒适 度。（2)请参阅图4,为电动汽车优化前后的运行时间对比图。优化后将部分负荷转移，避 开了高电价时段。最大的延迟时间为50分钟，并不影响用户的正常使用。（4)请参阅图5， 为HVAC优化前后的运行时间对比图。最大的延迟时间为30分钟，将部分负荷转移，避开了 高电价时段。（5)请参阅图6,是HVAC优化后室内溫度与室外溫度的对比图。可W看出，室 内溫度变化为19°C到22°C，保证了用户的舒适度。可知HVAC的最终优化结果在降低用电 成本的基础上仍能基本满足用户的溫度需求。
[0041] 因此，采用基于李雅普诺夫优化的家居微电网运行优化方法，能通过调整可控负 荷的运行时间，使用户的用电成本最低，并保证系统的稳定性。在优化过程中充分体现了电 价对用户用电习惯的引导作用与负荷的可调控性，并考虑了用户的舒适度。采用的李雅普 诺夫优化方法将复杂的全局优化问题解禪为每个时刻的线性规划问题，计算复杂度小；不 需系统中任何未来的信息，只需要当下时刻的相关变量即可进行求解，计算成本低，为家居 微电网的经济运行提供了 一种成本更低、可行性更高的优化方法。
[0042] 根据上述说明书的掲示和教导，本发明所属领域的技术人员还可W对上述实施方 式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面掲示和描述的【具体实施方式】，对本 发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书 中使用了一些特定的术语，但运些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1. 一种家居微电网运行的优化方法，其特征在于，它包括如下步骤： (1) 对家居电器进行分类； (2) 确定系统目标函数、决策变量与相关的约束条件，形成原始全局优化问题； (3) 针对可控负荷队列，确定李雅普诺夫函数与李雅普诺夫漂移； (4) 依据李雅普诺夫优化方法将原始全局优化问题转化为每个时刻的子问题； 妨获取当下时刻的光伏出力，电价，可控负荷的相关数据； (6) 将光伏出力按照一定原则在各类负荷中进行预分配； (7) 对当下时刻的子问题进行求解，得到当下时刻的决策变量； (8) 更新时间到下一时刻，返回步骤6,直到整个优化时间区间结束。2. 根据权利要求1所述的家居微电网运行的优化方法，其特征在于，在步骤（1)中，所 述家居电器分为基线负荷与可控负荷，所述基线负荷为需要立即启动且不能中断的设备， 所述可控负荷为不需要立即启动且启动后也可W被随意中断的设备。3. 根据权利要求2所述的家居微电网运行的优化方法，其特征在于，所述基线负荷包 括照明、电脑、电视、娱乐设施和冰箱，所述可控负荷包括HVAC、热水器与电动汽车。4. 根据权利要求2所述的家居微电网运行的优化方法，其特征在于，步骤（2)中，所述 系统目标函数为最小化用电成本，所述决策变量为可控负荷每个时刻的功率消耗，所述约 束条件包括可控负荷的功率约束。5. 根据权利要求3所述的家居微电网运行的优化方法，其特征在于，步骤（3)中，所述 可控负荷队列有Ξ个队列，分别为HVAC、热水器与电动汽车， 李雅普诺夫函数为代表Ξ个负荷队列的拥挤度，李雅普诺夫漂移定 义为，.为李雅普诺夫函数值相邻时刻变化值的 期望。6. 根据权利要求3所述的家居微电网运行的优化方法，其特征在于，步骤巧）中，所 述可控负荷的相关参数包括可控负荷的额定功率、每个时刻的随机负荷需求W及用户设定 HVAC运行的标准溫度。7. 根据权利要求3所述的家居微电网运行的优化方法，其特征在于，步骤化）中，所述 光伏的输出功率首先满足基线负荷，若仍有剩余，将根据可控负荷的优先级与延迟约束依 次进行分配，可控负荷的优先级依次为热水器、HVAC、电动汽车。
【专利摘要】本发明公开了一种家居微电网运行的优化方法，它包括如下步骤：(1)对家居电器进行分类；(2)确定系统目标函数、决策变量与相关的约束条件，形成原始全局优化问题；(3)针对可控负荷队列，确定李雅普诺夫函数与李雅普诺夫漂移；(4)依据李雅普诺夫优化方法将原始全局优化问题转化为每个时刻的子问题；(5)获取当下时刻的光伏出力，电价，可控负荷的相关数据；(6)将光伏出力按照一定原则在各类负荷中进行预分配；(7)对当下时刻的子问题进行求解，得到当下时刻的决策变量；(8)更新时间到下一时刻，返回步骤6，直到整个优化时间区间结束。本发明家居微电网运行的优化方法只需要获取当下时刻微电网系统中的各种状态即可得出当下时刻对微电网的调控决策。
【IPC分类】H02J3/14
【公开号】CN105322550
【申请号】CN201510540027
【发明人】喻磊, 雷金勇, 许爱东, 郭晓斌, 田兵, 王建邦, 樊玮, 刘念, 杨苹, 许志荣, 周少雄
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 华北电力大学, 华南理工大学, 广东智造能源科技研究有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年8月28日