参与需求响应的智慧家庭能量优化管理策略研究

为了降低家庭用电成本,促进用户与电网的友好互动以优化用户侧资源配置并实现用电低碳化、高效化。进而一定程度上推动节能减排工作和需求响应事业的发展。本文对参与需求响应的智慧家庭能量优化管理策略进行如下研究:(1)总结了需求响应的分类与实施模式,在此基础之上分别从居民用户和需求响应发布方的角度考虑建立了适合单个居民用户参与的实时电价型和紧急需求响应事件型需求响应模型。算例结果一定程度上体现了未来在居民侧推行上述需求响应项目的可能性。(2)建立了典型供用电设备模型。基于居民用户的响应方式对家庭典型供用电设备进行分类,并结合各类设备的物理特性与运行约束分别建立了可平移负荷模型、柔性负荷模型、储能设备模型、电动汽车模型;其中柔性负荷模型考虑建筑物的储能特性,在一阶ETP的基础之上通过引入温度特征量△Teq1解除了室内温度与各时刻空调开关状态之间的强耦合性进而简化了空调模型。并通过某地不同季节典型日下空调控制效果的算例验证了所建立模型的有效性和实用性,显示了各设备的可控性和调度潜力。(3)提出了基于价格型需求响应的双层家庭能量优化管理策略。利用分层优化的思想提出从用电侧管理和供电侧管理两方面优化管理家庭能量的思路。首先用电侧管理考虑用户的舒适度并以净用电成本最低为目标建立多变量混合整数非线性优化调度模型,对家庭各用电设备一天内每15min的工作状态进行优化并通过添加整数约束条件修改调度模型,最终利用内点法求解该模型。然后供电侧管理以电动汽车的不同状态划分为3个场景合理安排各时段内用户供电来源。最后通过夏季典型日4个应用情景下居民用户家庭能量优化管理的算例验证了该策略的有效性,显示了其在指导用户合理安排用电时间、优化资源配置方面的作用。(4)提出了基于激励型需求响应的双层家庭能量优化管理策略。首先,综合考虑经济性和用户舒适度设计了是否参与DR事件的判断流程。然后,考虑用户用电设备的响应潜力选择可平移负荷和空调作为完成负荷削减任务的主体,并针对可平移负荷建立了 3个负荷再分配规则、针对空调负荷以空调用电成本最低为目标建立了多变量整数线性优化模型用于空调负荷再分配。最终,通过夏/冬季典型日下用户面对同一 DR事件的算例验证了该策略具有指导用户响应DR事件的作用,展示了该策略的有效性。