智能电网环境下家庭能源管理系统优化调度算法

在智能电网环境下,提出了一种家庭能源管理系统框架和优化调度算法。根据室外温度预测值、可再生能源功率输出预测值、日前电价信号和用户偏好,算法对可调度用电负载、电动汽车、储能系统的运行进行优化调度从而最小化用户用电费用。算法考虑了电动汽车在高电价时段通过V2H(vehicle to home, V2H)功能向负载供电的情形,采用情景分析法处理室外温度和可再生能源功率输出预测的不确定性。通过仿真实验验证了算法性能,结果表明与只对负载或家庭能源管理系统部分组成部件进行优化调度的算法相比,所提算法显著降低了用电费用。     

电动汽车和光伏接入用户负荷对电网影响与互动分析

电动汽车、光伏接入用户负荷在一定程度上会对电网产生影响,如改变负荷特性、增大电网峰谷差和对电网运行检修带来反送电威胁。住宅相互供电系统(Vehicle to Home,V2H)技术的应用能够使电动汽车与电网进行互动,合理控制用户充电时间,必要时对电网进行反送电,能够减弱上述影响。为了积极应对电动汽车和分布式光伏接入应用对电网带来的影响,以实际家庭用户为研究对象,采集并分析家庭用电及台区负荷数据,定量分析电动汽车、光伏接入对电网的影响,同时结合峰谷电价,提出了互动应用方案。测算与互动分析结果表明,执行电动汽车充电峰谷电价与分布式电源上网电价,有序引导用户合理使用新型电源,在给用户带来经济效益的同时,能够降低电动汽车无序充电带来的峰上加峰的风险,减小峰谷差率,保证电网安全稳定运行。     

基于混合整数线性规划的家庭微电网能量优化研究

灵活互动的智能电网鼓励用户侧与电网的积极互动,在互动中促进用户与电网企业的互利共赢。实时电价可作为电网企业发布系统调节需求的一种方式。同时,光伏系统、储能系统与电动汽车为家庭积极响应电网调节提供了可能。在实时电价的环境下,在含有光伏系统、储能系统和电动汽车的家庭微电网中,以蓄电池和电动汽车作为家庭中参与能量优化的主要对象,首先建立了蓄电池的充放电模型和电动汽车的充电模型;其次建立了以家庭微电网系统总运行费用最小为目标的能量优化模型,并采用了混合整数线性规划法对模型进行了求解。最后仿真验证,该模型能够有效地减少系统运行费用。     

计及天气对电动汽车接入家庭型微电网供需侧影响的经济调度模型

天气因素对电动汽车接入家庭(vehicle-to-home, V2H)微电网经济调度有显著的影响,仅从供给或需求侧量化其影响无法反映源荷间的实际联动关系。从分析典型V2H微电网结构入手,在供给侧和需求侧,分别搭建了受天气影响的光伏与储能装置出力模型和电动汽车负荷与家庭负荷模型;由此,建立了以局域用户电能支出成本为目标的V2H微电网经济调度模型,并采用粒子群算法对4种典型天气情形下的经济调度策略进行求解。仿真实验表明,为克服天气对V2H微电网经济效益的显著影响,选择合理的储能单元是必要手段,其单元容量、充放电次数等性能参数对优化调度结果有直接影响;同时考虑供给侧和需求侧的微电网经济调度模型较传统单一侧调度更能反映实际系统联动情况,验证了所提模型的合理性与有效性。     

基于智能用电互动服务平台的智能家庭能效管理系统设计

为了实现电力用户与电力公司双向互动,满足电力用户多元化、互动化的用电服务需求,设计并实现依托于智能用电互动服务平台的海量信息数据和多元化服务,完成面向电力用户的智能家庭能效管理系统设计.本系统是以智能用电互动服务平台为系统支撑,构建智能电表、智能家庭网关、智能交互终端、智能插座和智能电器为依托,支持光伏发电、分布式电源、电动汽车充电等系统或设备的接入,结合阶梯电价、有序用电、家庭能耗指数等节能指标,形成电力公司与电力用户能源与信息同步的新型供电关系,为电力用户提供经济高效用电模式为综合体的智能家庭能效管理系统.系统设计具有标准接入、信息共享、高可靠性等优点,将在智能电网与电力用户之间发挥重要作用.     

基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略及其实现

家庭微电网是智能配电网的重要组成部分和主要建设内容,随着智能电网的不断发展,家庭居民用电将参与电网的优化调度运行。为了适应社会的这种需要,首先以家庭可调度负荷、电动汽车和家用蓄电池工作状态作为约束条件,以用户用电成本最低和净负荷曲线平坦度为优化目标,建立了家庭微电网系统优化调度模型。其次,结合空调和热水器的工作负荷特性,提出了一种基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略。对以北京市某居民小区的典型家庭微电网系统为实例的分析结果表明,采用基于所提出的优化调度模型的家庭微电网系统,可以实现对分布式光伏发电、家用蓄电池、电动汽车、家庭负荷设备的优化调度和控制。     

基于双层离散粒子群优化的智能小区车辆与家庭互动调度策略

综合考虑电动汽车的行驶特性、电池特性等约束条件,建立了计及峰谷差、日负荷率、负荷均方差和用户电费的多目标智能小区车辆与家庭互动(vehicle to home,V2H)调度策略。为求解该策略,提出双层离散粒子群算法优化V2H调度模型,以解决智能优化算法难以求解含等式约束方程的问题。第1层优化通过离散粒子群算法求解满足所有约束条件的单辆电动汽车充放电计划可行解,第2层优化采用基本粒子群算法迭代优化V2H调度模型。对无序充电、有序充电调度、V2H调度模式以及不同用户响应度的V2H调度策略进行仿真分析,结果表明:V2H调度在减小峰谷差、负荷波动、提升日负荷率方面的作用最显著,与无序充电相比用户电费下降1/3以上;随着用户对V2H调度策略响应度提高,负荷特性改善越明显,但是V2H调度的车均电费会增加。     

基于V2G的电动汽车充放电双层优化调度策略北大核心CSCD

针对大规模电动汽车(EV)随机接入电网时,电动汽车无序充电将会导致电网用电量增加,负荷峰谷差值变大,如何有效降低电动汽车带来的用电负荷风险是未来关注的重点。文中提出了基于车网互动(vehicle to grid,V2G)的电动汽车充放电双层优化调度策略。其中,上层模型以电网总负荷方差最小和代理商调度计划偏差最小为目标函数;下层模型以用户参与调度意愿和调度能力为基础,在代理商配合调度中心计划的前提下,注重提高用户参与度和用户收益最大化。采用多种群遗传算法对模型进行分析,结果表明,所建模型不仅能够很好的平抑电网负荷波动,有效降低负荷峰谷差,并使参与V2G服务的用户经济收益最大化。     

面向智能用电的家庭综合能源管理系统的设计与实现

以国家电网公司智能用电试点建设为依托,充分把握智能化电力需求侧管理的要求,基于面向智能电网的高级计量架构(AMI)的研究,设计并实现了面向电力用户的家庭综合能源管理系统。本系统是以智能电表、智能交互终端、智能插座等智能设备组成家庭网络,能够支持分布式能源、电动汽车等系统或设备的接入和计量,综合家庭能耗监测和能源优化管理,家用电器智能控制,与用户双向互动等功能,进而构建了电网与用户能量流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系,满足智能电网下智能用电对技术先进、经济高效、服务多样、灵活互动和友好开放的要求。     

面向智能用电的家庭能量协同调度策略

针对用户侧分布式能源渗透率不断提高的发展趋势,提出一种包含光伏及储能设备的家庭能量协同调度策略。首先建立了家庭能量管理系统中的分布式电源模型和负荷模型,并提出了基于日前光伏出力预测和家庭负荷预测的家庭能量协同调度模型。然后,在满足用户舒适度约束的条件上,以家庭能源最大盈利为目标,采用二进制粒子群算法求解每日家庭最优用电计划,提高了可再生能源的利用率并做到光伏发电的最大就地消纳。最后,通过算例仿真比较不同用电模式下的用户收益,验证了模型的有效性。     

智能居民住宅负荷控制策略下的经济调度

伴随着智能用电技术的提出与推广,居民住宅中传统煤、油、气、汽设备逐渐被电力设备取代,居民住宅用户参与需求侧响应计划的主观意愿与客观要求均越来越强。通过对居民住宅用户用电行为的模拟与分析,研究基于智能家电的居民住宅需求响应原理,提出智能居民住宅用户负荷控制策略(SHM),为居民住宅用户广泛参与需求响应计划提供可行方案,以提高居民家庭用电经济性,提高能源利用效率,促进配电网稳定,实现供用电双方互利共赢。     

智能电网下用户用电系统多目标调度策略研究

用户用电系统是智能电网在居民侧的延伸,是智能电网领域的研究热点之一.通过对居民主要家电的用电起始时间、用电时长、用电时段数的设计,依据动态电价信息,结合分布式电源、电动汽车向电网反馈电能的能力,对用电负载、光伏电池板以及电动汽车建立数学模型,利用粒子群算法进行寻优求解,对用户用电系统多目标运行进行调度安排,在不影响用户用电舒适度的情况下,给出一种以用电费用最小为目标的用电安排策略.最后经过实例分析,通过仿真结果比较发现,用电安排策略有效的降低了34.6％的用电费用,验证了用电安排策略的可行性和经济性,为用户合理用电提供了理论指导.     

上海电动汽车家庭用户端充放电模式的研究

电动汽车的智能充放电管理是智能电网建设的重要内容之一。对智能电网下电动汽车家庭用户端的充放电模式进行研究,建立了电动汽车用户以最小化费用为目标的充放电模式的数学模型,以上海市电动汽车家庭为例,分析基于当前上海电网销售电价下的电动汽车家庭用户端的最优充放电模式,为电动汽车的充放电管理提供了理论依据。     

基于无线技术的智能家居能耗管理平台研究

供电企业的用电信息采集系统,仅能对单个或多个用户总用电量进行采集、统计和分析,无法对用户内部各种用电设备能耗情况进行分类采集、控制和分析。文章将用电信息采集系统与家居设备用能管理系统结合起来,实现智能家居设备远程控制,并对各类用电设备用电量进行采集,全面量化家居设备用电或多个家庭同一类电器设备用电情况,帮助客户有效利用峰谷时段电价差值,引导客户智能用电,实现能耗数据的分析与共享,达到绿色节能。通过研究不同无线组网特点,推荐以Zigbee技术组网,Zigbee具有安装简单、成本低、传输速率高、运行稳定、智能化程度高等特点,能够有效解决居民住宅用电的智能化控制与能耗管理问题。     

电动汽车V2H能源管理与优化系统

随着智能电网的发展,有效电能的充分利用,电动汽车应运而生,现今又衍生了一种配有V2H系统电动汽车,该车可以储存电能和提供电能,对此,笔者从V2H系统的5个主要组成部分,充放电进程,实用效率,现实用途等几个方面,分析了当前国际上有关V2H系统的研究及应用现状,并在此基础上对V2H系统的未来发展提出了建议。     

Evaluation of Residential PV‐EV System for Supply and Demand Balance of Power System

In recent years, there has been a growing interest in ecofriendly technologies such as residential photovoltaic (PV) systems and electric vehicles (EVs). PV systems and EVs will contribute to reducing CO₂ emissions in the residential sector and the transportation sector, respectively. In spite of that, high penetration of PV systems into the power grid can cause grid voltage and frequency stability problems. Also, the growth of the EV market will create an extra electricity load (for charging the EV fleet), leading to an increase in power utility fuel costs. In this research, we proposed the usage of the PV‐EV system as a method of mitigating the impact the spread of residential PV systems and EV on the power grid. We built an PV‐EV system simulation model and investigated the PV‐EV system contribution to the balance of power supply and demand and to reducing the total cost of the household under different electricity pricing scenarios. We also evaluated the effect of uncertainty in the forecasting of load and PV output on the performance of the PV‐EV system.