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专利号: 2021110039258
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-09-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,包括如下过程:确定农村家庭新能源系统的组成;

根据市场电价机制和农村家庭能源系统各组成的用能特征,制订农村家庭新能源系统的综合能量管理策略;

建立农村家庭新能源系统配置屋顶光伏安装容量的优化目标和约束条件;

结合所述优化目标、约束条件以及综合能量管理策略,计算得出农村家庭新能源系统优化配置的最优配置方案。

2.根据权利要求1所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,根据农村家庭所用设备类型,确定农村家庭新能源系统的组成:农村家庭所用设备类型包括农村家庭生活所需的典型用能设备、同时具有交通工具属性和储能特性的设备以及自身可以产生电能的设备;农村家庭生活所需的典型用能设备、同时具有交通工具属性和储能特性的设备以及自身可以产生电能的设备相互之间的能量流动通过AC母线实现,AC母线与低压电网之间能够进行电能的双向流动;

其中,农村家庭生活所需的典型用能设备包括空调、热水器、冰箱、洗衣机和电灯;同时具有交通工具属性和储能特性的设备包括电动汽车;自身可以产生电能的设备包括屋顶光伏发电系统。

3.根据权利要求2所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,市场电价机制为居民峰谷电价。

4.根据权利要求3所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,农村家庭新能源系统的综合能量管理策略包括三个时段,三个时段分别为峰电价且电动汽车在家时段、峰电价且电动汽车不在家时段以及谷电价时段;

各时段的综合能量管理策略如下:

在峰电价且电动汽车在家时段,若此时刻家庭负载小于屋顶光伏发电功率,将多余的发电功率储存到电动汽车中,若仍有剩余,则上网售电;若此时刻家庭负载大于光伏发电功率,使用电动汽车放电来提供电功率,剩余部分电功率向低压电网购买;

在峰电价且电动汽车不在家时段,若此时刻家庭负载小于光伏发电功率,将多余的发电功率向低压电网售出;若此时刻家庭负载大于光伏发电功率,则向低压电网购电;

在谷电价时段,由于光伏发电的上网售电经济效益高于将其供给谷电价时段负荷,谷电价时段的家庭负载由低压电网来获得;与此同时,此时段结合次日发电、用电情况对电动汽车进行蓄电,即若次日峰电价时段的光伏发电量小于家庭负载用电量,则根据其差值进行电动汽车谷电预充以满足次日峰时段的电能供需平衡。

5.根据权利要求2所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,农村家庭新能源系统配置屋顶光伏安装容量的优化目标为农村家庭新能源系统年均用能成本最小和自发自用率最大。

6.根据权利要求5所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,农村家庭新能源系统年均用能成本包含:屋顶光伏发电系统的年均投资成本、维护成本以及每年的光伏补贴成本、购售电成本和电动汽车损耗成本。

7.根据权利要求6所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,屋顶光伏发电系统的投资成本包括光伏组件、逆变器、并网箱、光伏线缆、交流线缆、避雷接地线、支架以及MC4连接器的初期购置成本;

屋顶光伏发电系统的维护成本包括:在屋顶光伏发电系统运行周期内,屋顶光伏发电系统内设备损坏或者人工维护所带来的成本;

电动汽车损耗成本为闲置在家的电动汽车作为储能电池使用时,充放电过程中造成的电池损耗带来的成本。

8.根据权利要求5所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,所述自发自用率为光伏发电系统产生的能量中用于家庭内部使用与其总发电量的比值。

9.根据权利要求2所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,所述约束条件为光伏安装容量约束、系统功率平衡约束以及电动汽车电池约束和离家状态约束;

其中:

光伏安装容量约束为光伏安装容量受到家庭屋顶可用安装面积的约束;

系统功率平衡约束为农村家庭新能源系统输入与输出代数和为0;

电动汽车电池约束为电动汽车电池在使用过程中电池的充放电功率以及荷电状态均应该在允许的范围内;

离家状态约束指的是若电动汽车不在家则不可以作为储能电池使用。

10.根据权利要求1所述的一种农村家庭新能源系统优化配置方法,其特征在于,结合所述优化目标、约束条件以及综合能量管理策略,使用启发式优化算法进行求解,得出农村家庭新能源系统优化配置的光伏最优配置功率。