[发明专利]一种基于混合整数线性规划的家庭能量管理优化方法

权利要求书

1.一种基于混合整数线性规划的家庭能量管理优化方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)建立家庭能量管理系统中各负荷设备的运行模型：根据负荷设备的不同特性，将负荷分为刚性负荷、柔性负荷、温控负荷三个种类，并依次建立对应的数学模型；所述刚性负荷是指弹性时间为零的负荷，不依据任何外部因素而调度；所述柔性负荷指具有弹性时间的负荷，柔性负荷在规定的运行时间内进行启停操作；所述温控负荷指与温度相关的用电设备；

2)构建家庭与电网双向交互设备运行模型，包括光伏发电系统模型、储能系统模型以及电动汽车模型；所述光伏发电模型描述为：

式中，P_pv(t)表示光伏系统在光照强度K(t)下的输出功率；P_pv,stc表示标准测试下的最大输出功率；ε_pv为光伏系统温度系数；T(t)为t时刻的环境温度；K_stc为标准测试下的光照强度；T_stc为标准测试下的环境温度；分别表示可满足部分家庭需求和出售给电网的光伏发电功率；3)构建以用户电费最小化为目标函数的家庭能量管理系统优化模型；

以用户电费最小化为目标函数的数学模型为：

式中用电总成本包括购电成本和售电收入两个部分，和分别表示购电价格和上网价格；P_grid(t)为从电网购买的能量；P_sold(t)为出售给电网能量；为出售给电网的光伏发电功率；为出售给电网的储能系统能量；为出售给电网的电动汽车能量；ε₁、ε₂和ε₃分别表示出售能源的优先级，值越小表示优先级越高；

家庭能量管理系统优化模型的约束条件为：

式(1.14)表示了出售给电网能量P_sold(t)的组成部分；式(1.15)表示家庭总功率平衡；P_D(t)表示家用电器用电总负荷，包括刚性负荷、柔性负荷以及温控负荷；表示储能系统的充电功率和放电功率；P_grid(t)为从电网购买的能量；式(1.16)是对交互功率的限制,α_grid(t)表示电网供电状态，N₁和N₂分别表示电网能提供的最大功率和出售给电网的最大功率；

4)采用混合整数线性规划算法求解得到最优调度；

所述混合整数线性规划算法基于混合整数线性规划模型实现，所述混合整数线性规划模型的决策变量包括连续性实数变量和0-1整数变量，目标函数为以用户电费最小化为目标函数；

所述连续型实数变量包括HAVC设备温度T_HAVC(t+1)；EWH设备温度T_EWH(t+1)；储能系统充放电功率和储能系统能量状态SOC_ESS(t)、储能系统满足家庭需求能量和储能系统满出售电网能量电动汽车充放电功率和电动汽车能量状态SOC_EV(t)、电动汽车满足家庭需求能量和电动汽车出售电网能量总电网提供功率P_used(t)和出售电网能量P_sold(t)；所述0-1整数变量包括各家用电器设备工作状态；HAVC工作状态α_HAVC(t)；EWH工作状态α_EWH(t)；储能系统工作状态α_ESS(t)；电动汽车充放电状态α_EV(t)；电网供电状态α_grid(t)。