一种考虑实时电价与可控负荷的微电网运行优化方法
【专利摘要】本发明公开一种考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，引进了实时电价与可控负荷，将用户用电成本，暖通空调(HVAC)与电热水器(EWH)分别与对应的目标温度的差值最小化作为优化目标，将分布式电源为负荷供电与为储能充电的比例，以及可延迟负荷的延迟时间，可计划负荷的工作状态作为决策变量，采用微分进化算法进行优化仿真，仿真与优化运行结果进行分析。可延迟负荷的可延迟性与可计划负荷运行状态的可选择性均得到体现和挖掘，验证了优化方法的有效性和适用性。本发明充分体现实时电价对用户用电习惯的引导作用；并将可控负荷分为两部分，体现了负荷的可调控性；充分利用了需求侧资源，为微电网经济运行提供了理论支持。
【专利说明】-种考虑实时电价与可控负荷的微电网运行优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统微电网【技术领域】，是一种微电网运行的优化方法，特别涉及 一种考虑实时电价与可控负荷的微电网运行优化方法。
【背景技术】
[0002] 微电网作为分布式能源与需求响应的有效载体，在实现分布式能源、储能、负荷一 体化，实现分布式能源就地消纳、提高能效，以及作为大电网的有益补充等方面具有独特优 势。需求响应是提高微电网用户的需求弹性和响应能力，合理分摊市场风险，实现微电网运 行优化、以用户为主体的用电经济性目标的重要基础和有力保障。需求响应把改变资源消 费方式而降低的能源需求也视为一种资源，与传统能源一起参与到微电网优化中。其目的 是更有效地利用供需方资源，使需求分配更趋合理，提高需求侧各种资源的使用效率，使供 电侧与用电侧都能从中获益，引导电力用户优化用电方式，提高微电网运行的整体效益。
[0003] 关于用户侧微电网的优化运行问题，现有研究通常从满足一定的基本负荷需求的 角度出发，对微电网的运行成本进行优化，未考虑对需求侧资源的控制和利用，以及多种需 求侧资源的组合后在微电网优化运行中的效果和优势。电价激励与可控负荷是微电网需求 响应中重要的控制因子。为了充分发挥微电网的作用，本文在微电网的优化运行中引入了 实时电价与可控负荷。固定电价与不可控负荷很难使用户参与到需求侧管理中。为了将需 求侧资源的潜力充分挖掘出来，本文通过实时电价的引导与对可控负荷的规划，使用户能 够按照整体经济效益最高的方式调整用电习惯。
[0004] 鉴于上述背景，对微电网运行与优化问题展开研究，在电价激励与可控负荷管理 的基础上分析各种分布式电源的运行特性，确定分布式电源调度顺序，进行合理的功率分 配，对于实现微电网运行中的节能降耗，电池利用率的提高等目标，具有重要的作用和积极 的意义。对于将来把管理、信息、通讯和控制等新兴技术与微电网相结合，建立智能微电网， 应对电力行业未来的挑战具有基础作用和指导意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为克服现有微电网运行优化方法的不足与缺点，提出一种考虑实 时电价与可控负荷的微电网运行优化方法。该方法能充分体现实时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，充分利用了需求侧资源，为微电网的 经济运行提供了一种更符合用户需求的方案。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0007] -种考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，包括以下步骤：
[0008] 1)对可控负荷进行分类；
[0009] 2)根据负荷类型确定每种负荷的相关参数；
[0010] 3)用户设定HVAC与EWH温度的上下限，计算目标温度；
[0011] 4)获取一天中的光伏出力，风电出力，实时电价数据与储能电池的相关参数；
[0012] 5)初始化微分进化算法中的参数；
[0013] 6)更新迭代次数，从第1个个体开始执行算法步骤；
[0014] 7)初始化种群中的个体，生成基础矢量，计算每个个体的适应度值；
[0015] 8)从当代个体中选择三个不同的个体，对目标个体执行变异操作生成变异个体；
[0016] 9)在目标个体和变异个体之间执行交叉操作生成试验个体；
[0017] 10)确定试验个体与目标个体每个时段的总负荷，求和得出一天的总负荷；
[0018] 11)计算试验个体的适应度值，与目标个体进行对比，执行选择操作；
[0019] 12)更新个体，返回步骤8)，直到遍历种群为止；
[0020] 13)判断当代的最优解是否满足终止条件或迭代次数是否达到上限，若是，则终止 算法，得到最优解；否则，返回步骤6)。
[0021] 进一步的，所述步骤1)对可控负荷的分类中，将可控负荷分为可延迟负荷与可计 划负荷，其中可延迟负荷运行期间不能被中断，但可以在一定时间范围内延迟启动，包括洗 衣机，洗碗机和干衣机等；可计划负荷可以在一定时间范围内延迟启动，启动后也可以被随 意中断，直到任务完成为止，包括电动汽车充电，HVAC，EWH等。
[0022] 进一步的，所述步骤2)中确定可控负荷的参数包括对电器可能的运行状态进行 编码，确定不同运行状态下电器的功率，电器一天中的运行持续时间，设定的启动时间。
[0023] 进一步的，可控负荷中可延迟负荷的参数还包括启动的可延迟时间。
[0024] 进一步的，所述步骤3)中每个时段的目标温度是依据实时电价而确定的。目标温 度曲线的走势与电价恰好相反，从而达到在低电价时所需温度较高（耗电量高），在高电价 是所需温度较低（耗电量低）的优化目标，具体的计算方法为：
[0025]
【权利要求】
1. 一种考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 对可控负荷进行分类； 2) 根据负荷类型确定每种负荷的相关参数； 3) 用户设定HVAC与EWH温度的上下限，计算目标温度； 4) 获取一天中的光伏出力，风电出力，实时电价数据与储能电池的相关参数； 5) 初始化微分进化算法中的参数； 6) 更新迭代次数，从第1个个体开始执行算法步骤； 7) 初始化种群中的个体，生成基础矢量，计算每个个体的适应度值； 8) 从当代个体中选择三个不同的个体，对目标个体执行变异操作生成变异个体； 9) 在目标个体和变异个体之间执行交叉操作生成试验个体； 10) 确定试验个体与目标个体每个时段的总负荷，求和得出一天的总负荷； 11) 计算试验个体的适应度值，与目标个体进行对比，执行选择操作； 12) 更新个体，返回步骤8)，直到遍历种群为止； 13) 判断当代的最优解是否满足终止条件或迭代次数是否达到上限，若是，则终止算 法，得到最优解；否则，返回步骤6)。
2. 根据权利要求1所述考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，其特征在 于，所述步骤1)中，将可控负荷分为可延迟负荷与可计划负荷，其中可延迟负荷运行期间 不能被中断，但可以在一定时间范围内延迟启动，包括洗衣机，洗碗机和干衣机；可计划负 荷可以在一定时间范围内延迟启动，启动后也可以被随意中断，直到任务完成为止，包括电 动汽车充电，HVAC，EWH。
3. 根据权利要求1所述考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，其特征在 于，所述步骤2)中确定可控负荷的参数包括对电器可能的运行状态进行编码，确定不同运 行状态下电器的功率，电器一天中的运行持续时间，设定的启动时间。
4. 根据权利要求1所述考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，其特征在 于，所述可控负荷中可延迟负荷的参数还包括启动的可延迟时间。
5. 根据权利要求1所述考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，其特征在 于，所述步骤3)中每个时段的目标温度是依据实时电价而确定，具体的计算方法为： D D T - T - f_/y -T ) χ i arg et χ max V q 〇 * max x min, vmax vmin 其中Tta_为目标温度，Tmax与Tmin为用户设定的上下限，R max与Rmin分别表示一天中的 最高电价值与最低电价值。
6. 根据权利要求1所述考虑实时电价与可控负荷的微电网优化运行方法，其特征在 于，所述步骤5) -14)为微分进化算法的步骤，算法中将分布式电源为负荷供电与为储能 充电比例，以及可延迟负荷的延迟时间，可计划负荷的工作状态作为决策变量，将用户用电 成本，HVAC与EWH分别与对应的目标温度的差值作为适应度函数，具体计算方法为： mm 厂(.'\-) = ^[(E-ix^iE^.+E^))):;:/?]"+[(7；,,I；f -Thrm + 其中，E-(X*(EPV+EW)))*R为用户的用电成本； X为优化的比例参数，表示分布式能源供给负荷用电的比例，用于确定分布式能源在为 电池充电与为负荷供电之间的最优比例关系； E是居民用户的所有家用电器消耗的能量； R是在模型计算中当下时刻的实时电价，随时间而变化； Epv表示光伏能源在当下时刻的总发电量； Ew表示风力发电机在当下时刻的总发电量； (Thva「Thvac;_togJ + (T"h-Tef t)为HVAC与EWH分别与对应的目标温度的差值； Thva。与TOTh分别表示空气与热水依据HVAC与EWH运行状态调整的温度变化； ThraOr^get与Tewh tar^et分别表不用户设定的目标温度。
【文档编号】G06Q10/04GK104268652SQ201410509759
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】李鹏, 郭晓斌, 许爱东, 雷金勇, 黄焘, 刘念, 汤庆峰, 樊玮 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 华北电力大学