家庭能源系统调度方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及能源管理，尤其涉及一种家庭能源系统调度方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着如何提高能源效率和能源的可持续性成为全球范围内的热门话题，家庭能源管理变得越来越重要，传统的家庭能源使用通常不够高效，而hems技术的出现为家庭提供了更多的控制和自动化选项，以更好地管理能源。其中，hems全称为home energymanagement system，意为家庭能源管理，它的出现旨在帮助家庭更有效地管理和控制能源使用，以提高能源使用效率并降低能源成本。

2、在现有的技术中，目前关于家庭能源调度关注的指标较少，缺乏综合性，会导致预先执行的调度策略与实际情况差异较大。而现有的家庭能源中包含有多种不同的能源来源和使用方向，没有针对性对家庭各设备负荷特性和工作特性对的家庭能源的调度进行分类管控，缺乏综合性，导致调度效果不好，没有最大限度优化利用能源。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决现有技术中的家庭能源管理系统没有针对性基于家庭各设备负荷特性和工作特性对家庭能源的调度进行分类管控，导致调度效果不好，可能会产生能源浪费的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种家庭能源系统调度方法，包括：获取目标调度时间内的预测光伏发电数据、目标调度时间内的预测电价数据以及家庭能源数据；基于所述预测光伏发电数据、所述预测电价和所述家庭能源数据计算调度参数，对所述调度参数进行重要性分析，得到各所述调度参数的权重值，基于各所述调度参数和各所述调度参数的权重值构建目标函数；基于家庭能源系统的特性和家庭能源系统的配置信息构建约束条件；调用基于自适应灰狼优化算法构建的系统调度模型对所述目标函数和约束条件进行迭代计算；判断是否满足预设的迭代结束条件，若满足所述迭代结束条件则停止迭代，得到家庭能源系统调度结果。

3、可选地，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述调度参数包括家庭负载用电成本、用户峰均比、以及综合性能指标；所述目标函数的表达式为：

4、f＝w1×ccost+w2×par+w3×opi；

5、其中，ccost表示家庭负载用电成本，par表示用户峰均比，opi表示综合性能指标；所述w1、w2以及w3分别为家庭负载用电成本、用户峰均比和调度参数的综合性能指标的权重值。

6、可选地，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述家庭能源数据包括不可控负载市电使用功率、可控负载设备市电使用功率、储能电池市电充电功率、电动汽车市电充电功率、电池储能系统和电动汽车电池退化成本；所述预测光伏发电数据包括光伏发电功率；所述基于所述预测光伏发电数据、所述预测电价和所述家庭能源数据计算调度参数包括：根据预测电价、不可控负载市电使用功率、可控负载设备市电使用功率、储能电池市电充电功率、电动汽车市电充电功率、电池储能系统、电动汽车电池退化成本和所述光伏发电功率计算家庭负载用电成本，具体表达式为：

7、

8、其中，ccost表示家庭负载用电成本，pt表示t时刻预测电价，pt,rt表示t时刻不可控负载市电使用功率、pt,st表示t时刻可控负载设备市电使用功率、表示t时刻储能电池市电充电功率、表示t时刻电动汽车市电充电功率，ct,bess，ct,ev分别表示t时刻电池储能系统和电动汽车电池退化成本，pt,pv表示预测的t时刻光伏发电功率。

9、可选地，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述基于所述预测光伏发电数据、所述预测电价和所述家庭能源数据计算调度参数包括：根据不可控负载市电使用功率、可控负载设备市电使用功率、储能电池市电充电功率、电动汽车市电充电功率和所述光伏发电功率计算用户峰均比，具体表达式为：

10、

11、

12、其中，par表示用户峰均比，pt,mg表示家庭所有负载，pt,rt表示t时刻不可控负载市电使用功率、pt,st表示t时刻可控负载设备市电使用功率、表示t时刻储能电池市电充电功率、表示t时刻电动汽车市电充电功率、pt,pv表示预测的t时刻光伏发电功率。

13、可选地，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述家庭能源数据计算调度参数包括可控负载启停状态值和可控负载启停状态理想值；所述基于所述预测光伏发电数据、所述预测电价和所述家庭能源数据计算调度参数包括：根据所述可控负载启停状态值和可控负载启停状态理想值计算综合性能指标，具体表达式为：

14、

15、其中，opi表示综合性能指标，stk,t表示t时间段可控负载启停状态值，表示t时间段内可控负载启停状态理想值。

16、可选地，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述基于家庭能源系统特性和家庭能源系统的配置信息构建约束条件包括：(1)根据用户配置的实时负载设备和可控负载设备限制生成第一约束条件；(2)根据光伏发电量使用分配信息生成第二约束条件；(3)根据电池储能特性生成第三约束条件；(4)根据电动汽车特性生成第四约束条件。

17、可选地，在本发明第一方面的第六种实现方式中，在所述获取目标调度时间内的预测光伏发电数据、目标调度时间内的预测电价数据以及家庭能源数据之前，还包括对基于自适应灰狼优化算法构建的系统调度模型进行优化：对种群参数进行初始化，所述种群参数包含种群数量、最大迭代次数和调控参数α；通过将当前个体的适应度与灰狼群的平均适应度进行比较，控制调控参数α的大小，以便于控制区域搜索面积；其中，所述调控参数α的表达式为：

18、

19、其中，αi表示当前调控参数值，αmax、αmin分别表示调控参数的最小值和最大值，ji表示当前灰狼个体适应度值，javg、jmin分别表示当前灰狼群体平均适应度和最小适应度。

20、可选地，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述判断是否满足预设的迭代结束条件，若满足所述迭代结束条件则停止迭代，得到家庭能源系统调度结果包括：判断当前迭代次数是否已达到预设的最大迭代次数；若已达到预设的最大迭代次数，则停止迭代，得到各时刻下电池储能系统充放电功率、电动汽车的充放电功率、可控负载设备的执行功率。

21、本发明第二方面提供了一种家庭能源系统调度装置，包括：

22、获取模块，用于获取目标调度时间内的预测光伏发电数据、目标调度时间内的预测电价数据以及家庭能源数据；目标函数构建模块，用于基于所述预测光伏发电数据、所述预测电价和所述家庭能源数据计算调度参数，对所述调度参数进行重要性分析，得到各所述调度参数的权重值，基于各所述调度参数和各所述调度参数的权重值构建目标函数；约束条件构建模块，用于基于家庭能源系统的特性和家庭能源系统的配置信息构建约束条件；迭代计算模块，用于调用基于自适应灰狼优化算法构建的系统调度模型对所述目标函数和约束条件进行迭代计算；输出模块，用于判断是否满足预设的迭代结束条件，若满足所述迭代结束条件则停止迭代，得到家庭能源系统调度结果。

23、可选地，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述调度参数包括家庭负载用电成本、用户峰均比、以及综合性能指标；所述目标函数的表达式为：

24、f＝w1×ccost+w2×par+w3×opi；

25、其中，ccost表示家庭负载用电成本，par表示用户峰均比，opi表示综合性能指标；所述w1、w2以及w3分别为家庭负载用电成本、用户峰均比和调度参数的综合性能指标的权重值。

26、可选地，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述家庭能源数据包括不可控负载市电使用功率、可控负载设备市电使用功率、储能电池市电充电功率、电动汽车市电充电功率、电池储能系统和电动汽车电池退化成本；所述预测光伏发电数据包括光伏发电功率；所述目标函数构建模块具体用于：根据预测电价、不可控负载市电使用功率、可控负载设备市电使用功率、储能电池市电充电功率、电动汽车市电充电功率、电池储能系统、电动汽车电池退化成本和所述光伏发电功率计算家庭负载用电成本，具体表达式为：

27、

28、

29、其中，ccost表示家庭负载用电成本，pt表示t时刻预测电价，pt,rt表示t时刻不可控负载市电使用功率、pt,st表示t时刻可控负载设备市电使用功率、表示t时刻储能电池市电充电功率、表示t时刻电动汽车市电充电功率，ct,bess，ct,ev分别表示t时刻电池储能系统和电动汽车电池退化成本，pt,pv表示预测的t时刻光伏发电功率。

30、可选地，在本发明第二方面的第三种实现方式中，所述目标函数构建模块具体还用于：根据不可控负载市电使用功率、可控负载设备市电使用功率、储能电池市电充电功率、电动汽车市电充电功率和所述光伏发电功率计算用户峰均比，具体表达式为：

31、

32、

33、其中，par表示用户峰均比，pt,mg表示家庭所有负载，pt,rt表示t时刻不可控负载市电使用功率、pt,st表示t时刻可控负载设备市电使用功率、表示t时刻储能电池市电充电功率、表示t时刻电动汽车市电充电功率、pt,pv表示预测的t时刻光伏发电功率。

34、可选地，在本发明第二方面的第四种实现方式中，所述家庭能源数据计算调度参数包括可控负载启停状态值和可控负载启停状态理想值；所述目标函数构建模块具体还用于：根据所述可控负载启停状态值和可控负载启停状态理想值计算综合性能指标，具体表达式为：

35、

36、其中，opi表示综合性能指标，stk,t表示t时间段可控负载启停状态值，表示t时间段内可控负载启停状态理想值。

37、可选地，在本发明第二方面的第五种实现方式中，所述约束条件构建模块包括：(1)根据用户配置的实时负载设备和可控负载设备限制生成第一约束条件；(2)根据光伏发电量使用分配信息生成第二约束条件；(3)根据电池储能特性生成第三约束条件；(4)根据电动汽车特性生成第四约束条件。

38、可选地，在本发明第二方面的第六种实现方式中，所述家庭能源系统调度装置还包括模型优化模块，所述模型优化模块用于对基于自适应灰狼优化算法构建的系统调度模型进行优化：对种群参数进行初始化，所述种群参数包含种群数量、最大迭代次数和调控参数α；通过将当前个体的适应度与灰狼群的平均适应度进行比较，控制调控参数α的大小，以便于控制区域搜索面积；其中，所述调控参数α的表达式为：

39、

40、其中，αi表示当前调控参数值，αmax、αmin分别表示调控参数的最小值和最大值，ji表示当前灰狼个体适应度值，javg、jmin分别表示当前灰狼群体平均适应度和最小适应度。

41、可选地，在本发明第二方面的第七种实现方式中，所述输出模块包括：判断当前迭代次数是否已达到预设的最大迭代次数；若已达到预设的最大迭代次数，则停止迭代，得到各时刻下电池储能系统充放电功率、电动汽车的充放电功率、可控负载设备的执行功率。

42、本发明第三方面提供了一种家庭能源系统调度设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述家庭能源系统调度设备执行上述的家庭能源系统调度方法的步骤。

43、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的家庭能源系统调度方法的步骤。

44、本发明提供的技术方案中，获取目标调度时间内的预测光伏发电数据、目标调度时间内的预测电价数据以及家庭能源数据；基于预测光伏发电数据、预测电价和家庭能源数据计算调度参数，对调度参数进行重要性分析，得到各调度参数的权重值，基于各调度参数和各调度参数的权重值构建目标函数；基于家庭能源系统的特性和家庭能源系统的配置信息构建约束条件；调用基于自适应灰狼优化算法构建的系统调度模型对目标函数和约束条件进行迭代计算；判断是否满足预设的迭代结束条件，若满足迭代结束条件则停止迭代，得到家庭能源系统调度结果。该方法能够针对性地基于家庭各设备负荷特性和工作特性对家庭能源的调度进行分类管控，能够优化调度的效果，节约能源防止电能浪费。