计及分布式光伏发电和储能的家庭能量管理系统研究

随着技术的发展,小型风机、屋顶光伏等分布式电源得到越来越多的应用。家庭用户通过使用可再生能源发电、响应分时电价调整负荷等途径,更加积极地参与到能量管理中。在这一情境下,如何充分利用可再生能源分布式发电的电能、在保证用电舒适度的同时节省用电开支,成为人们关注的焦点。论文以提升家庭用电经济性为主要目的,构建了家庭能量管理系统模型,提出了考虑蓄电池循环寿命的光伏储能系统容量优化配置策略和计及用户舒适度的家庭能量管理系统优化控制方法,并开发了家庭能量管理系统远程监控平台,将优化控制方法应用在示范系统中。具体工作如下。(1)设计了一种计及分布式光伏发电和储能的家庭能量管理系统。该系统包含光伏储能系统和智能家居系统两个子系统,前者基于“自发自用,余电上网”的原则为用户家庭供电,后者用于实现电器远程控制、用电信息查看及负荷智能调度等功能。(2)提出了考虑蓄电池循环寿命的光伏储能系统容量优化配置策略。建立系统全寿命周期投资收益模型,分别以年均收益最高和静态投资回收期最短为优化目标,分析光伏容量、储能容量变化对系统效益的影响,总结光伏储能系统容量优化配置策略。(3)提出了计及用电舒适度的家庭能量管理系统优化控制方法。考虑分时电价、分布式光伏发电和储能,针对不同负荷设定相应的舒适度评价指标,采用功效系数法建立基于经济性和舒适度的多目标优化模型,经多目标粒子群算法求解负荷的启停时间和中断次数,实现了家庭负荷的优化调度。Matlab仿真结果表明该方法能更好地适应不同负荷场景,在满足舒适度要求的同时减少用电费用。(4)设计并开发了家庭能量管理系统远程监控平台,实现了家用电器远程控制、用电数据查看、用户管理等基本功能,并将家庭能量管理系统优化控制方法应用于示范系统中,实现了家庭用电智能调度,验证了该方法的有效性。