（合肥市第八中学 230000）
摘要：本文研究的是引入分布式光伏发电、储能系统后，最大化利用家庭光伏能源、减少家庭向供电公司的购电量、降低家庭的用电成本的方法，实现使电网功率波动平稳和家庭购电经济性目标，对未来家庭提升绿色用能效率具有现实意义。
关键词：家庭用能模式；用能系统特性；电价约束；优化协调；家庭用能管理
【正文】
1引言
一般家庭都具有比较稳定的结构和生活习惯，而用能特性又与家庭的构成和生活习惯紧密相关，因此，家庭具有比较稳定的用能方式。本研究中将这种稳定的用能方式定义为家庭用能模式，并研究在峰谷电价约束下，以家庭用能成本最小和家庭在峰时电价时段购电功率波动最小为目标，通过家用储能装置与用电设备、分布式光伏的控制，实现家庭用能的优化协调的方法。
2家庭用能模式
首先研究家庭用电设备、储能设备、分布式发电、电动汽车等功率特性，同时考虑分布式光伏发电工作特性，分析家庭用能的净负荷需求。
2.1家庭用能系统基本信息
本项目选择中等收入家庭，夏季7月，气象条件为晴天的家庭用能模式。其中家庭人口为4口之家，2大2小，家中雇有白天照顾小孩的保姆。父母白天工作，家中仅保姆及小朋友3人。家庭中的用电设备按照以小时为间隔作为用能优化协调的最小时段。按相同法可以获得暖通空调系统、厨卫系统、安防系统、声响电器系统、清洁系统、其他充电、用电设备及系统按时段分布的功率特性数据。
根据天气预报信息，可以进行待研究日的分布式光伏发电功率（小时级）的的数据作为参考。以相同地区，100kW光伏电站数据作为基础，进行标幺化处理后，拟合获得待研究日的24时段的功率输出值。其中家庭安装的分布式光伏系统容量为3kW。
2.2家庭用能典型功率特性分析
整理家庭用能功率数据可以看出，家庭用电存在两个用电高峰，分别是早高峰和晚高峰。其中早高峰时段为时段6至时段7，晚高峰为时段18至时段20，形成用电高峰的原因均为大量厨卫设备的使用。在时段8至时段18之间，负荷在区间变化不大。其中，热水系统按照500W的加热调节等级进行控制，即在4小时内，每个小时以500W功率工作，降低了负荷波动，同时避开晚用电高峰。峰谷电价时段，负荷基本恒定，持续时间为时段23至时段4。功率恒定的原因是晚间家庭用电设备固定，包括空调设备和电动汽车。为了降低购电成本和确保用户出行，在本研究中未利用电动汽车的灵活充电能力。
2.3家庭用能的净负荷功率特性分析
图 家庭用能功率特性曲线
从图中可以看出，由于研究日的天气日气象条件良好，发电功率曲线呈倒馒头形。但是由于光伏发电的间歇性（白天发电，晚上不发电），实际造成了家庭用能净负荷曲线波动范围的变大。
3家庭用能优化模型
在用能优化协调中以用户和电网的综合效益的平衡为导向，充分依托大学、科研院所专业资源，采用数学方法，基于发电、储能、用电负荷与特性的实验及各类研究数据建立优化协调模型，实现降低家庭用能成本和购电功率波动的目标。
3.1家庭用能优化的目标
家庭安装分布式光伏发电设备，可以减少向供电公司的购电量，达到环保的目标。因此减少峰时电价时段的购电量可以转化为：
（1）峰时电价时段尽量少使用用电设备
（2）光伏发电产生的电能在峰时电价时段完全使用
家庭在峰时电价时段购电功率波动最小可以转换为家庭购电功率在某一个定值周围变化最小，进一步可以转换为以峰时电价时段的平均购电功率值作为定值的波动最小。
3.2储能系统的数学模型
电池储能按照电池类型可以不同，但各类电池区别主要在一些性能参数不同上，其储能模型可以一致。电池储能的一般模型下：
4结束语
根据目标函数值可以看出，均值化策略优于最大化策略，即在峰时电价时段内购电功率波动较小。从总购电量上均值化策略优于最大化策略，因而实现了优化模型所希望达到的目标，即在满足优化模型的要求时，一方面可以降低购电功率的波动，同时减少用户的购电成本，从而实现综合的社会效益最优。
论文作者:卓敏仪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：家庭论文; 时段论文; 功率论文; 电价论文; 购电论文; 分布式论文; 光伏论文; 《电力设备》2018年第29期论文;