[发明专利]考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法

说明书

本发明提供考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，其具体步骤为：首先，采集四个季节典型日家庭用电负荷曲线、阶梯电价、家庭光伏系统和电池储能系统造价、光伏补贴价格及家庭所在区域全年光照数据；其次，基于上述全年光照数据，通过K‑均值聚类方法生成12个光照场景，进一步根据光伏出力模型生成12个光伏出力场景；接着，建立以最小化家庭年电力支出费用为优化目标的家庭能源管理系统优化模型；然后，通过MATLAB软件调用GAMS软件求解所述优化模型；最后，根据最优解对家庭光伏和电池储能系统进行配置。本发明提供的配置方案可对阶梯电价下家庭光伏和电池储能系统进行优化配置，降低家庭年电力支出费用，提高能源利用效率。

技术领域

本发明涉及家庭光伏、储能系统配置优化技术，特别涉及一种考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法。

背景技术

建筑用能占据总终端用能的40％。智能家居通过家庭能源管理系统监测、控制可再生能源发电系统、储能系统及智能家电的运行，实现家庭电力费用支出减少，能源利用效率提高的目的，是改善建筑用能结构，降低碳排放的有效手段。

可再生能源发电系统和储能系统容量直接影响家庭能源管理系统优化运行结果。目前的研究中，关于可再生能源发电系统和储能系统容量配置主要考虑分时电价和实时电价。然而我国大部分地区以阶梯电价计量居民用电电费。因此，研究阶梯电价下家庭可再生能源发电系统和储能系统容量配置方法，对于我国用户减少电费具有实际意义。

针对以上问题，本发明提供一种考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，能够有效减少用户用电支出。

发明内容

本发明的目的在于家庭光伏和电池储能系统容量配置问题，减少用户用电支出，提高能源利用效益。为实现上述目的，本发明提出一种考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，包括以下步骤：

(1)采集四个季节典型日家庭用电负荷曲线、阶梯电价、家庭光伏系统和电池储能系统造价、光伏补贴价格及家庭所在区域全年光照数据；

(2)基于所述全年光照数据，通过K-均值聚类方法生成12个光照场景，根据光伏出力模型生成12个光伏出力场景；

(3)建立以最小化家庭年电力支出费用为优化目标的家庭能源管理系统优化模型；

(4)基于m个候选家庭光伏系统容量、n个候选电池储能系统容量及o个候选电池储能系统逆变器功率生成包含A个个体的解集，解集中的每个个体代表所述优化模型的一个可行解；

(5)在MATLAB软件中调用GAMS软件中的DICOPT求解器求解每个个体对应的优化目标值，选取最小目标值对应的个体作为所述优化模型的最优解；

(6)根据最优解对家庭光伏系统和电池储能系统进行容量配置。

所述步骤(2)中光伏系统出力系统模型根据下式计算：

其中，β为光照强度，β^rate为光照强度额定值，E_PV为光伏输出功率，为光伏额定容量。

所述步骤(3)中家庭能源管理系统优化模型目标函数计及了光伏容量补贴和发电补贴、阶梯电价、12个光伏出力场景，具体计算方式如下：