[发明专利]集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法

说明书

本发明公开了一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，在家庭综合能源系统中引入了热泵与电动汽车，探索了电动汽车调度、考虑热舒适度的DFCCHP热电调度与家庭电负荷调度相结合的可行性。建立了含家庭电负荷与热负荷模型、PMV模型、能源设备与电动汽车模型的家庭综合能源系统模型；建立了含电负荷与热负荷平衡约束、能源设备出力与爬坡约束、电网电能交互约束、室内温度与热水温度约束；建立了家庭综合能源系统多目标优化模型，综合考虑了购能成本与碳排放成本。最后，使用求解器对所提优化调度模型进行求解，得到系统优化调度方案与目标函数值，并在实施例中设置了4个场景验证了所提方法对经济减排的有效性。

技术领域

本发明涉及能源调度技术领域，具体涉及一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法。

背景技术

随着能源消耗的增加与能源设备的发展，在能源需求侧中占有相当大比重的家庭能量管理受到了广泛关注。为优化家庭能源结构和减少能源消耗，用户侧屋顶光伏、家庭高效热泵、微型热电联产系统以及蓄电池等用能设备得到了普及推广。在不久的将来，随着“碳中和”、“碳达峰”等政策的提出，会有越来越多的家庭装设该类设备进行节能减排。家庭综合能源系统可通过家庭能源管理系统(HEMS)对家用电器、可再生能源及各类能源设备进行监控调度，同时在HEMS中对能源价格和任何其他相关因素进行制定。通过调整各能源设备的出力来满足家庭电热需求的同时，将整个家庭的电能与热能进行很好的集成并得到最佳调度。

目前，家庭综合能源系统的调度大都以购能成本最低为目标的经济运行调度，缺少了对环境保护方面的调度目标，且对家庭能源消费模型建立不够完整，没有考虑热舒适度对热负荷进行调度指导，也没有考虑电动汽车的引入对家庭综合能源系统调度的影响，同时缺少对家庭热电调度与负荷调度相结合的研究。未来电动汽车的普及会对电网压力和综合能源调度造成很大影响，因此需要充分将电动汽车考虑到家庭综合能源模型中，并通过对电动汽车的充放电功率进行调度来优化家庭综合能源系统。

中国专利CN114925921A公布了一种将分布式光伏与电动汽车进行集群划分的综合能源系统优化调度方法和系统，其根据分布式光伏群的出力不确定性和电动汽车群的平均行驶里程进行集群划分建模，构建了以系统购能成本和二氧化碳治理成本最低为目标的系统优化运行模型。通过使用求解器对模型直接求解，得出分布式光伏群、电动汽车群与其他能源设备的优化调度方案。但该发明在对电动汽车的数学建模中只根据其行驶里程对电动汽车进行了集群分类，没有考虑到电动汽车外出行驶使脱离系统的情况，且没有对系统内的热负荷进行精细建模，也没有考虑对电负荷进行建模调度。

中国专利CN110889549B公布了一种考虑人体热舒适度的综合能源系统多目标优化调度方法，其通过PMV与PDD指标对系统采暖热负荷进行约束指导，并采用分级序列法建立了包含用能与维护成本、碳排放成本以及一次能源利用率的多目标优化模型。最后使用LINGO软件对模型求解得出系统的优化调度结果及各目标函数值。但该发明所建立的热负荷模型只有采暖热负荷，缺少了热水负荷，且没有考虑将系统并网对多余电量进行售卖，以及所建热电调度模型缺少对电负荷的建模调度。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种集成电动汽车的家庭电热综合能源系统多目标优化方法，对家庭电热负荷进行了精细建模与调度，充分考虑了异质能源间的设备出力影响，引入电转热设备热泵优化DFCCHP系统结构以及增加热能调度的灵活性，以期达到系统运行效果最优。

所述集成电动汽车的家庭电热综合能源系统优化调度方法，包括以下步骤：

S1：在HEMS中输入包括光伏预测数据、家电运行参数，分时电价、分时气价、室外温度、热水使用量预测数据、电动汽车参数、及各能源设备出力约束、碳排放强度参数的家庭综合能源系统相关数据；

S2：根据家庭热负荷与电负荷参数特性对其进行分类建模，并建立PMV模型；