本發(fā)明涉及家庭用電能效管理，具體地，涉及一種基于分布式光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的家庭能效管理系統(tǒng)。
背景技術：
：作為智能電網的重要領域，分布式光伏發(fā)電具有清潔高效、布局分散靈活、能對電網起到削峰填谷的作用等優(yōu)點，受到政府大力的推廣和社會廣泛的關注，因此分布式光伏發(fā)電在居民側的應用得到快速的發(fā)展。隨著安裝戶用分布式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的用戶增多，對戶用分布式光伏發(fā)電以及家庭用電進行控制管理、信息采集和能量優(yōu)化具有重要意義。因此，如何結合分布式光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)使家庭用電更安全高效、智能合理，提高家庭用電效益，縮短分布式光伏系統(tǒng)成本回收周期等問題成了該領域的研究熱點。另外，用戶負荷按其可調度性大致可分為3類，包括重要負荷、可調整負荷、可平移負荷。重要負荷是指必須在特定的時間段內供電的負荷，如照明、冰箱等；可調整負荷是指需求量在一定范圍內可變的負荷，如暖氣、空調等；可平移負荷是指負荷供電時間可按計劃變動的負荷，如洗衣機、消毒柜等。家庭負荷中存在著一定的可平移負荷，在峰谷分時電價的條件下，合理調度可平移負荷有利于提高運行經濟性。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于分布式光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的家庭能效管理系統(tǒng)。本發(fā)明將分布式光伏陣列和蓄電池結合起來，并根據(jù)峰谷分時電價和光伏出力情況，找到最優(yōu)的家庭負載用電方案，實現(xiàn)對家庭能效的優(yōu)化利用，達到經濟效益最大化。根據(jù)本發(fā)明提供的基于分布式光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的家庭能效管理系統(tǒng)，包括：光伏陣列、蓄電池、直流交流轉換模塊、雙向電表、能效管理系統(tǒng)以及家庭用電負載；其中，所述光伏陣列、所述蓄電池通過直流交流轉換模塊連接所述家庭用電負載；所述雙向電表一端連接所述家庭用電負載、所述直流交流轉換模塊，另一端用于連接電網；所述能效管理系統(tǒng)一方面連接所述直流交流轉換模塊，另一方面連接所述家庭用電負載，用于根據(jù)家庭用電負載的用電量調整所述光伏陣列和/或所述蓄電池的輸出功率。優(yōu)選地，所述直流交流轉換模塊包括第一DC/DC模塊、第二DC/DC模塊以及DC/AC模塊；其中，所述光伏陣列依次通過第一DC/DC模塊、DC/AC模塊連接所述雙向電表、家庭用電負載；所述蓄電池通過第二DC/DC模塊、DC/AC模塊連接所述雙向電表、家庭用電負載。優(yōu)選地，所述光伏陣列和蓄電池的具體控制方法為：當在用電高峰時段時，將光伏陣列的光伏發(fā)電全部用于為家庭用電負載的供電，若光伏發(fā)電大于家庭用電負載的負荷功率時，將多余電量送入電網；當光伏發(fā)電功率小于家庭用電負載的負荷功率時，通過蓄電池提供不足電量；當光伏發(fā)電功率和蓄電池的輸出功率小于家庭用電負載的負荷功率時，通過電網提供不足電量；當在用電低谷時段，通過電網對蓄電池進行充電。優(yōu)選地，所述能效管理系統(tǒng)根據(jù)家庭用電負載的用電量調整所述光伏陣列和/或所述蓄電池的輸出功率的具體方法為：步驟1：通過光伏發(fā)電功率預測得到當日的光伏發(fā)電出力功率預測數(shù)據(jù)；步驟2：通過家庭能效管理數(shù)學模型，帶入光伏發(fā)電出力功率預測數(shù)據(jù)，計算得到可平移負荷的最佳開始運行時間，使得一天內家庭用電總費用最?。徊襟E3：根據(jù)可平移負荷的最佳開始運行時間控制可平移負荷的通斷，使可平移負荷在最佳開始運行時間運行，同時進行蓄電池的充放電控制。優(yōu)選地，所述家庭能效管理數(shù)學模型：minC=24n·[Σt=1pLt>pPVtn[fGt·(pLt-pPVt-pbt)]-Σt=1pLt<pPVtn[fR·(pPVt-pLt)]]-fPV·WPV]]>s.t.TLi∈[αi,βi]pbt≤pbmax]]>其中C為一天內家庭用電總費用，一天24小時平均分成n個時間段，t為時間段序號；表示t時段內所有家庭負荷的總功率，表示t時段內光伏發(fā)電出力功率，表示t時段內蓄電池發(fā)出功率，WPV為一天的光伏發(fā)電量；為t時段內電網用電電價，fR為余電上網電價，fPV為光伏發(fā)電補貼；TLi表示第i個可平移負荷的開始運行時間，[αi,βi]為第i個可平移負荷的開始運行時間的范圍，pbmax為蓄電池最大充放電功率。優(yōu)選地，所述可平移負荷為供電時間能夠按計劃變動的家庭用電負載的負荷；所述可平移負荷包括洗衣機、消毒柜或熱水器中任一種或任多種。優(yōu)選地，所述用電高峰時段為8：00至22：00；所述用電低谷時段為22：00-次日8：00。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：1、本發(fā)明在峰谷分時電價的條件下，針對不同的電價水平，通過分析建模合理分配家庭負荷的運行時間以及蓄電池的充放電時間，提高了運行經濟性，實現(xiàn)經濟效益最大化；2、本發(fā)明結合分時電價和光伏發(fā)電出力功率情況，合理調度可平移負荷有利于提高光伏自消納率，同時能實現(xiàn)全社會范圍的削峰填谷作用，增強電網運行的穩(wěn)定性。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：圖1為本發(fā)明的結構示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明將分布式光伏發(fā)電和儲能結合起來，并根據(jù)分時電價和光伏出力情況，找到最優(yōu)的家庭負載用電方案，實現(xiàn)對家庭能效的優(yōu)化利用，達到經濟效益最大化。如圖1所示，本發(fā)明包括多塊太陽能電池板組成光伏陣列，光伏陣列接受日照后發(fā)出直流電能，經逆變器之后得到近似的220V、50Hz交流電能，光伏電池板和儲能蓄電池接入家庭供電入口，并與電網相連，既可以為家庭負載供電，又可以把多余電量輸送到配電網。電網與家庭存在雙向電能交換，需安裝雙向智能電表分別計量正反兩種電費。在峰谷分時電價的條件下，系統(tǒng)通過對光伏發(fā)電和儲能蓄電池的協(xié)調管理，以及對家庭負載的用電調度，實現(xiàn)家庭用電的優(yōu)化控制。在本實施例中，本發(fā)明提供的基于分布式光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的家庭能效管理系統(tǒng)，包括：光伏陣列、蓄電池、直流交流轉換模塊、雙向電表、能效管理系統(tǒng)以及家庭用電負載；其中，所述光伏陣列、所述蓄電池通過直流交流轉換模塊連接所述家庭用電負載；所述雙向電表一端連接所述家庭用電負載、所述直流交流轉換模塊，另一端用于連接電網；所述能效管理系統(tǒng)一方面連接所述直流交流轉換模塊，另一方面連接所述家庭用電負載，用于根據(jù)家庭用電負載的用電量調整所述光伏陣列和/或所述蓄電池的輸出功率。所述直流交流轉換模塊包括第一DC/DC模塊、第二DC/DC模塊以及DC/AC模塊；其中，所述光伏陣列依次通過第一DC/DC模塊、DC/AC模塊連接所述雙向電表、家庭用電負載；所述蓄電池通過第二DC/DC模塊、DC/AC模塊連接所述雙向電表、家庭用電負載。所述光伏陣列和蓄電池的具體控制方法為：當在用電高峰時段時，將光伏陣列的光伏發(fā)電全部用于為家庭用電負載的供電，若光伏發(fā)電大于家庭用電負載的負荷功率時，將多余電量送入電網；當光伏發(fā)電功率小于家庭用電負載的負荷功率時，通過蓄電池提供不足電量；當光伏發(fā)電功率和蓄電池的輸出功率小于家庭用電負載的負荷功率時，通過電網提供不足電量；當在用電低谷時段，通過電網對蓄電池進行充電。所述能效管理系統(tǒng)根據(jù)家庭用電負載的用電量調整所述光伏陣列和/或所述蓄電池的輸出功率的具體方法為：步驟1：通過光伏發(fā)電功率預測得到當日的光伏發(fā)電出力功率預測數(shù)據(jù)；步驟2：通過家庭能效管理數(shù)學模型，帶入光伏發(fā)電出力功率預測數(shù)據(jù)，計算得到可平移負荷的最佳開始運行時間，使得一天內家庭用電總費用最小；步驟3：根據(jù)可平移負荷的最佳開始運行時間控制可平移負荷的通斷，使可平移負荷在最佳開始運行時間運行，同時進行蓄電池的充放電控制。所述家庭能效管理數(shù)學模型：minC=24n·[Σt=1pLt>pPVtn[fGt·(pLt-pPVt-pbt)]-Σt=1pLt<pPVtn[fR·(pPVt-pLt)]]-fPV·WPV]]>s.t.TLi∈[αi,βi]pbt≤pbmax]]>其中C為一天內家庭用電總費用，一天24小時平均分成n個時間段，t為時間段序號；表示t時段內所有家庭負荷的總功率，表示t時段內光伏發(fā)電出力功率，表示t時段內蓄電池發(fā)出功率，WPV為一天的光伏發(fā)電量；為t時段內電網用電電價，fR為余電上網電價，fPV為光伏發(fā)電補貼；TLi表示第i個可平移負荷的開始運行時間，[αi,βi]為第i個可平移負荷的開始運行時間的范圍，pbmax為蓄電池最大充放電功率。家庭負荷按其可調度性可分為重要負荷、可調整負荷和可平移負荷3類。其中可平移負荷的供電時間可按計劃變動，如洗衣機、消毒柜、熱水器等。可以認為在一定時期內家庭負荷的用電時間相對固定。因此可以對可平移負荷的開始運行時間進行合理調度，提高運行經濟性。所述可平移負荷為供電時間能夠按計劃變動的家庭用電負載的負荷；所述可平移負荷包括洗衣機、消毒柜或熱水器中任一種或任多種。所述用電高峰時段為8：00至22：00；所述用電低谷時段為22：00-次日8：00。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。當前第1頁1 2 3