一种带有光伏储能系统的用户用电调度方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及带有光伏储能系统的用户用电调度技术领域，具体涉及一种带有光伏储能系统的用户用电调度方法、系统及介质。

背景技术

随着储能电池技术的发展，让具有一定容量的铅酸电池和锂电池运用于用户用电系统成为了可能。储能系统和光伏系统相结合的统筹规划能够提高系统的光伏自我消纳能力，增强系统的可协调性和灵活性，提高光伏供电的可靠性。通过合理的投入用户中不同类型的负荷，能够节省用户的用电开支，提高光伏并网储能系统的经济效益，从而让用户能够接受在用户用电系统中安装光伏发电系统和储能系统。如果分布式光伏并网储能系统能够在普通用户中得到推广，就能够在很大程度上减少化石能源的消耗。但是，目前带有光伏储能系统的用户用电调度比较简单，这样使得带有光伏储能系统的用户无法实现电价最优。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种带有光伏储能系统的用户用电调度方法、系统及介质，本发明将带有光储系统用户的负荷按照不同的用电特性进行分类后，结合分时电价投入各类负荷及控制储能装置，能够使用户的日用电费用最少，使用户建立用户侧储能时获得更好的收益。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种带有光伏储能系统的用户用电调度方法，包括：

获取用户的负荷功率数据；

基于用户的负荷功率数据将用户的用电负荷分类；

根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型；

建立用户用电费用的目标函数；

针对用电负荷的不同的投入方案，根据用户用电模型及其目标函数计算得到用户用电费用最低的最优投入方案。

可选地，所述用户的负荷功率数据包括用户在不同时段内的用户负荷功率以及分时电价两条曲线。

可选地，所述基于用户的负荷功率数据将用户的用电负荷分类时，用电负荷分类的全部类型包括基础负荷与可控负荷两类，其中基础负荷是不可关闭的常开负荷，可控负荷是可关闭的非常开负荷，所述可控负荷又根据其工作特性细分为一类、二类与三类可控负荷，其中一类可控负荷的工作时长固定、工作时段可调；二类可控负荷的工作时长与工作时段均可调，但是工作时长有约束；三类可控负荷的工作时长与工作时段均可调，工作时长无约束。

可选地，所述根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括针对一类可控负建立下式所示的数学模型：

其中，

可选地，所述根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括针对二类可控负建立下式所示的数学模型：

其中，

可选地，所述根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括针对三类可控负建立下式所示的数学模型：

其中，

可选地，所述根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括建立下式所示的储能电池的数学模型为：

其中，

可选地，所述建立用户用电费用的目标函数时，建立的目标函数的函数表达式为：

其中，Q为用户用电费用，Q

此外，本发明还提供一种带有光伏储能系统的用户用电调度系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述带有光伏储能系统的用户用电调度方法。

此外，本发明还提供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计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述带有光伏储能系统的用户用电调度方法。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：本发明方法包括获取用户的负荷功率数据并将用户的用电负荷分类；根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型；建立用户用电费用的目标函数；针对用电负荷的不同的投入方案，根据用户用电模型及其目标函数计算得到用户用电费用最低的最优投入方案，本发明将带有光储系统用户的负荷按照不同的用电特性进行分类后，结合分时电价投入各类负荷及控制储能装置，能够使用户的日用电费用最少，使用户建立用户侧储能时获得更好的收益。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例中某工业用户的负荷功率数据曲线实例。

图3为本发明实施例中某居民用户的负荷功率数据曲线实例。

图4为本发明实施例中光伏储能系统的拓扑结构示意图。

图5为本发明实施例中基础负荷参数的曲线实例。

图6为本发明实施例中光伏出力参数的曲线实例。

图7为本发明实施例中优化运行负荷曲线实例。

图8为本发明实施例中光伏发电与储能电池充放电曲线实例。

图9为本发明实施例中用户的负荷曲线实例。

具体实施方式

如图1所示，本实施例带有光伏储能系统的用户用电调度方法包括：

获取用户的负荷功率数据；

基于用户的负荷功率数据将用户的用电负荷分类；

根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型；

建立用户用电费用的目标函数；

针对用电负荷的不同的投入方案，根据用户用电模型及其目标函数计算得到用户用电费用最低的最优投入方案。

需要说明的是，图1所示各个步骤之间的顺序仅仅是本实施例方法的优选实施方式，但是基于上述步骤之间的依赖关系，其可行的各个步骤之间的顺序不限于图1所示顺序。例如，建立用户用电费用的目标函数的顺序可以放到第一步，也可以和建立用户用电模型的步骤并行等，在此不再一一说明。

本实施例中，用户的负荷功率数据包括用户在不同时段内的用户负荷功率以及分时电价两条曲线。例如某工业用户的负荷功率数据曲线如图2所示，某居民用户的负荷功率数据曲线如图3所示，由图2与图3可知：不管是工业用户还是居民用户，当用户的负荷功率较大时，分时电价也处于较高的时段。这是因为一个地区的分时电价是根据当地的负荷曲线来制定的。改变用户的用电习惯、利用光伏发出的电能来供用户负荷使用以及通过蓄电池来存储电网电价较低时的电能以用于电网电价较高的时段将减小用户用电费用。

本实施例中，基于用户的负荷功率数据将用户的用电负荷分类时，用电负荷分类的全部类型包括基础负荷与可控负荷两类，其中基础负荷是不可关闭的常开负荷，可控负荷是可关闭的非常开负荷，所述可控负荷又根据其工作特性细分为一类、二类与三类可控负荷，其中一类可控负荷的工作时长固定、工作时段可调(如洗衣机)；二类可控负荷的工作时长与工作时段均可调，但是工作时长有约束(如电冰箱)；三类可控负荷的工作时长与工作时段均可调，工作时长无约束(如空调)。

图4为本实施例中光伏储能系统的拓扑结构示意图，其中光伏单元、储能电池以及各个用户负荷分别通过开关连接到母线，母线则与电网并联以实现能源双向流动，图4中的W表示功率计量表，x

本实施例中，根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括针对一类可控负建立下式所示的数学模型：

其中，

本实施例中，根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括针对二类可控负建立下式所示的数学模型：

其中，

本实施例中，根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括针对三类可控负建立下式所示的数学模型：

其中，

本实施例中，根据用户的用电负荷分类建立光伏储能系统的用户用电模型时，包括建立下式所示的储能电池的数学模型为：

其中，

本实施例中，建立用户用电费用的目标函数时，建立的目标函数的函数表达式为：

/>

其中，Q为用户用电费用，Q

本文中针对本实施例带有光伏储能系统的用户用电调度方法在MATLAB平台上进行算例仿真，采用混合整型规划算法对本文进行算例求解。在整理好编程思路并完成用户用电费用优化程序的编写后，输入算例仿真参数如下：

1、分时电价参数如表1所示。

表1：分时电价参数表。

2、可控负荷参数如表2～表4所示。

表2I类可控负荷参数。

表3I类可控负荷参数。

表4III类可控负荷参数。

3、基础负荷参数与光伏出力参数如图5和图6所示。

4、蓄电池参数如表5所示。

表5蓄电池参数。

在输入仿真参数后，负荷优化运行的仿真结果如图7和图8所示。

参见图7，此时工业用户一天的用电费用为1739.3元，若负荷不进行优化运行，而按照其他的负荷曲线来投入负荷，那么用户一天内的用电费用会升高。例如用户的负荷曲线如图9时，用户一天内的用电费用为1903.7元。由上述仿真结果可知：若把图7中的一类、二类、三类可控负荷的负荷曲线以及总负荷曲线称为该算例下最优负荷曲线，那么不按最优负荷曲线投入负荷时，用户的用电费用会增加。所以本实施例方法确实能够减少用户的用电费用，求取了用户的最小用电费用，并得到了在该算例下三类可控负荷的最佳投入方案。

综上所述，本实施例带有光伏储能系统的用户用电调度方法在包含储能和负荷精细建模的光储系统用户模型基础上，充分结合分时电价特性，并以可控负荷和储能充放电功率为决策变量，能够实现以用户用电费用最低为目标的用户用电策略和储能控制，能够使用户的日用电费用最少，使用户建立用户侧储能时获得更好的收益。

此外，本实施例还提供一种带有光伏储能系统的用户用电调度系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述带有光伏储能系统的用户用电调度方法。此外，本实施例还提供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计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述带有光伏储能系统的用户用电调度方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。