基于分时电价的家庭能效管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能效管理技术领域，具体地，涉及基于分时电价的家庭能效管理方法。
【背景技术】
[0002] 近年来随着经济的飞速发展，人们的生活水平和社会信息化程度不断提高，人们 对家居环境的要求也越来越高。智能家居作为一种新兴的家庭电器管理模式平台，综合户 内无线通信技术、计算机网络技术和自动控制技术，构建出一个包括环境监测、家电监测控 制、远程监控、安全防卫等子系统的完整家庭自动化系统，大大提高了人们生活环境的舒适 性、安全性，同时更加节能环保。
[0003] 智能家居控制中心通过户内无线通信网络和电能采集模块能够实现家用电器运 行状态和电能消耗的实时检测，同时达到远程控制家用电器设备的效果。然而，目前智能家 居的研究仍主要集中在硬件设计和通信体系上，对大数据的挖掘涉及较少，但是智能家居 强大的数据采集功能对家庭用电分析与规划提供了基础，使之成为一个极具潜力的研究方 向。
[0004] 此外，分时阶梯电价的实行使得居民进行经济、合理用电方式有了更多的灵活性， 不再是传统意义上单一的节约用电，而是可以通过合理规划家用电器的运行时间达到降低 电费的目的。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于分时电价的家庭能效管理 方法。本发明提供的基于分时电价的家庭能效管理方法是利用智能家居系统硬件强大的数 据采集和控制功能，针对分时电价的特点，对家用电器的运行特征进行分析和建模，通过计 算得到电器的最佳开始运行时间，并对其进行定时控制，取得降低用户家庭电费的效果。
[0006] 根据本发明提供的一种基于分时电价的家庭能效管理方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤A，建立数学模型：
[0010] 其中：
[0011] C一一单个周期内用户累计电费；
[0012] k时间区间序号；
[0013] T。 最小时间区间对应的时间；
[0014] I(k)--时间区间[k，k+1]上的实时电价；
[0015] i电器编号；
[0016] N 家用电器总数；
[0017] fff一一编号为i的电器开始运行的最早时间区间序号；
[0018] Si 编号为i的电器的延时时间区间数；
[0019] M,一一编号为i的电器连续运行一次所占的时间区间数；
[0020] PL(i) 编号为i的电器的运行功率；
[0021] P(k) 一一时间区间[k，k+1]上正在运行的所有电器功率之和；
[0022] Pmax--线路最大功率；
[0023] Iff-一编号为i的电器结束运行的最晚时间区间序号；
[0024]
[0025] 步骤B，对可延时电器，通过所述数学模型，求解得到对应的si;将Hf+S的值作 为可延时电器的最佳开始工作时间；
[0026] 步骤C，对可延时电器进行定时通断，使可延时电器在所述可延时电器的最佳开始 工作时间处开始运行。
[0027] 优选地，
[0028]
[0029] 其中：
[0030] f(i,k) 一一电器运行时间判断函数，若编号为i的电器在时间区间[k，k+1]上运 行，贝1Jf(i,k) = 1，否则f(i,k) = 0 ;
[0031] 通过f(i，k)判断编号为i的电器在时间区间[k，k+1]上是否运行，即
[0032]
[0033] 优选地，
[0034] m
[0035] i/f=2f/r0
[0036] Mx=T,/To
[0037] 其中，
[0038] If-一编号为i的电器最早开始工作时间；
[0039] Tf--编号为i的电器最晚结束工作时间；
[0040] T,--编号为i的电器连续工作时长。
[0041] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0042] 本发明提出了智能家居系统一个新的应用领域，即不仅仅是传统的远程开关控制 和安全监控，而是强调家用电器用电数据的挖掘，针对目前执行的分时电价政策，通过分析 建模得到家用电器的最佳开始运行时间并相应的根据最佳开始运行时间控制电器的开关， 以降低用户电费。
【附图说明】
[0043] 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：
[0044] 图1为本发明数学模型建立过程分析图。
[0045] 图2为实施例中模拟的分时电价曲线。
[0046] 图3为实施例的计算结果。
[0047] 图4为智能家居系统结构图。
【具体实施方式】
[0048] 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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0049] 随着电力市场改革的推进，很多地方相继开始实行分时电价政策，即在一天的不 同时段电价不同。例如，上海市目前采用峰谷电价标准，用电高峰期时电价较高，而在低谷 期电价相对较低。因此，在保证任意时刻电器总瞬时功率低于线路最大功率的前提下，可以 通过合理规划家用电器的运行时间减少用户电费。
[0050] 考虑电器实际运行过程并保证其能够安全稳定运行，电器运行时间规划需满足以 下约束：
[0051] 约束（1):任意时刻电器总瞬时功率低于线路最大功率；
[0052] 约束⑵：所有电器都在各自相应的特定时间区间内运行。
[0053] 此外，为了简化分析突出研究重点，在合理范围内假设家用电器的种类、数量和功 率不变。
[0054] 建立数学模型：以1天为周期对用电规划问题进行分析，时间以分钟单位，将一天 分成1440/T。个间隔，选择单个周期内用户累计电费最小化作为目标函数，SP
[0055]
[0056] 其中：
[0057] C一一单个周期内用户累计电费；
[0058] k--时间区间序号，k= 0