5 仿真及算例分析

 

5.1 模型參數(shù)

 

本文針對擁有電動(dòng)汽車的智能家庭進(jìn)行能源優(yōu)化調(diào)度,假設(shè)售電公司為1000戶家庭提供靈活的電力需求,其中規(guī)劃周期為24 h,再根據(jù)參與優(yōu)化的家庭設(shè)備的具體運(yùn)行特性,將用戶側(cè)規(guī)劃周期時(shí)段細(xì)分為96個(gè),即Δz=15minΔz=15min。

 

由于各個(gè)家庭日常用電需求有所差異,因此本文根據(jù)家庭設(shè)備日常使用概率,模擬了多種用電情景,表1是各設(shè)備相關(guān)參數(shù)。其中：NxhNhx表示不同情景下各設(shè)備的負(fù)荷任務(wù)周期循環(huán)次數(shù);zsti,hzi,hst表示不同情景下各設(shè)備的理想啟動(dòng)時(shí)間范圍。由于本文加入了電動(dòng)汽車結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)在空閑時(shí)間為整個(gè)家庭提供部分電量的情況,因此放電時(shí)間控制在少有出行需求的夜間時(shí)段。為了使最終家庭優(yōu)化方案在用戶群體中得到廣泛接受,避免延遲啟動(dòng)過久影響用戶生活,本文充分考慮了用戶舒適度約束,將延遲范圍控制在理想啟動(dòng)時(shí)間zsti,hzi,hst的3 h內(nèi)。為滿足日常需求,單個(gè)負(fù)荷周期數(shù)設(shè)為qi,h=1qi,h=1。

 

 

 

現(xiàn)今中國電力市場仍在改革試運(yùn)行階段,市場尚不成熟,數(shù)據(jù)參考性不佳。因此本文采用某工作日美國PJM市場的實(shí)時(shí)情況[20],得到日前市場電價(jià),現(xiàn)貨市場電價(jià),日前負(fù)荷預(yù)測等數(shù)據(jù),結(jié)合所提出的雙層優(yōu)化模型對用售兩側(cè)進(jìn)行算例仿真。相關(guān)電價(jià)參數(shù)見表2,以現(xiàn)貨市場價(jià)格作為調(diào)節(jié)價(jià)格,日前與現(xiàn)貨市場電價(jià)信息如圖4所示。

 

 

 

針對售電公司面對的1000戶家庭用電需求,并考慮到在DR響應(yīng)程度為55%,圖5表示日前購電量與日前市場電價(jià)關(guān)系的投標(biāo)曲線,結(jié)合歷史數(shù)據(jù)得到的日前負(fù)荷預(yù)測,可以得到日前市場電價(jià)與日前購電量的關(guān)系為：

 

 

 

5.2 算例結(jié)果及分析

 

經(jīng)一個(gè)規(guī)劃周期的優(yōu)化計(jì)算后,響應(yīng)群家庭柔性負(fù)荷啟動(dòng)安排如圖6所示。

 

 

圖6 響應(yīng)群家庭柔性負(fù)荷啟動(dòng)安排Fig. 6 Start arrangement of domestic flexible load in response group

 

在響應(yīng)程度d=55%,即響應(yīng)群家庭為550戶時(shí),總用電費(fèi)用為3371.53元,此時(shí)未響應(yīng)群450戶,總費(fèi)用為4447.69元。售電公司收益為8067.32元。響應(yīng)群平均每戶家庭比為響應(yīng)群減少3.75元,費(fèi)用節(jié)省37.99%。對每戶家庭而言,在保證日常用電的基本需求后,通過本文提出的家庭柔性負(fù)荷優(yōu)化和電動(dòng)汽車的充放電規(guī)劃,能夠有效降低用戶用電費(fèi)用。圖7是優(yōu)化前后1000戶家庭總?cè)肇?fù)荷對比以及此時(shí)的動(dòng)態(tài)電價(jià)。從圖中可知,經(jīng)過基于動(dòng)態(tài)電價(jià)的需求響應(yīng)后,負(fù)荷峰值明顯趨于平緩。大部分用電任務(wù)轉(zhuǎn)移到了傍晚和凌晨這2個(gè)電價(jià)相對較低的時(shí)段。由于3 h延遲限制和用戶偏好時(shí)間約束,即便凌晨時(shí)段電價(jià)最低,用電負(fù)荷較優(yōu)化前只是輕微增加。并且由于考慮了電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能特性,能夠在夜間放電供能,使4:00—6:00的用電負(fù)荷得到削減。整體而言,本文提供家庭能源優(yōu)化策略對負(fù)荷曲線起到了一定程度上的削峰效果。

 

基于上述得到的響應(yīng)程度為d=55%時(shí)的結(jié)果,下面進(jìn)一步分析參數(shù)變化對計(jì)算結(jié)果的影響。

 

1）響應(yīng)程度dd變化時(shí)對用售雙方的影響。

 

表3為4組不同響應(yīng)程度影響下家庭費(fèi)用及售電公司收益的數(shù)值,可以得到,隨著響應(yīng)程度增加,響應(yīng)群組平均每戶家庭日用電費(fèi)用降低;圖8是各響應(yīng)程度下優(yōu)化前后總?cè)肇?fù)荷對比,可以看出對于該居民用戶群體而言,隨響應(yīng)程度增加,總負(fù)荷削峰情況也隨之增強(qiáng),在凌晨時(shí)段,負(fù)荷的延遲啟動(dòng)效果也隨著響應(yīng)程度的增加變得更加顯著。