考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108599146A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810309453.0(22)申请日2018.04.09(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人周来张勇军谢小瑜杨苹(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍江裕强(51)Int.Cl.H02J3/00(2006.01)H02J3/46(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法(57)摘要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。CN108599146ACN108599146A权利要求书1/2页1.考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，其特征在于包括以下步骤：(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；所述典型日是从一个季节中任意选取的一日；所述光伏补贴价格包括光伏装机容量补贴和发电补贴；(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，进一步根据光伏系统出力模型生成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。2.根据权利要求1所述的考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，其特征在于，所述步骤(2)中提及的光伏系统出力系统模型根据下式计算：rate其中，β为光照强度，β为光照强度额定值，EPV为光伏输出功率，为光伏额定容量。3.根据权利要求1所述的考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，其特征在于，所述步骤(3)中的优化模型目标函数计及了光伏装机容量补贴和发电补贴、阶梯电价、多个光伏出力场景，具体计算方式如下：其中，C为家庭年电力支出费用；CPV为家庭光伏系统等值年投资成本；CBESS为电池储能系统等值年投资成本；l表示光伏出力场景序号，l＝1，2，…，Q；Q代表光伏出力场景总数；CM,l为家庭能源管理系统在光伏出力场景l下的运行成本；为家庭在光伏出力场景l下的购电成本；为家庭在光伏出力场景l下售电收入；为家庭在光伏出力场景l下收到的补贴；dl为光伏出力场景l持续的天数；APV为家庭光伏系统单位容量造价；为家庭光伏系2CN108599146A权利要求书2/2页统单位容量补贴价格；为家庭光伏系统额定容量；KPV表示将家庭光伏系统初始投资成本折算成等价年投资成本的折算系数；为电池储能系统单位容量造价；为电池储能系统额定容量；为电池储能系统逆变器单位功率造价；为电池储能系统逆变器额定功率；KBESS表示将电池储能系统初始投资成本折算成等价年投资成本的折算系数；为家庭光伏系统单位运行成本；t表示小时序号，t＝1，2，…，24；为光伏出力场景l下第t时刻家庭光伏系统出力；为电池储能系统单位运行成本；为光伏出力场景l下第t时刻电池储能系统充电功率；为光伏出力场景l下第t时刻电池储能系统放电功率；为家庭售电给电网的单位电价；为家庭在光伏出力场景l下第t时刻售出的电量；eallo为家庭光伏系统单位发电量补贴价格。4.根据权利要求2所述的考虑阶梯电价的家庭光伏和电池储能系统容量配置方法，其特征在于，所述的购电成本CBUY根据下式计算：BUYC＝u1·P1·x1+u2·(P1·O1+P2·(x2-O1))+u3·(P1·O1+P2·O2+(x3-O2)·P3)(4)BUY其中，E为一天内家庭累计购电量；O1为第一档电价容量上限值；O2为第二档电价容量上限值；P