本說明書涉及電力控制領(lǐng)域，更具體地說，本技術(shù)涉及一種結(jié)合儲(chǔ)能電量預(yù)測(cè)的家庭負(fù)載自適應(yīng)切換方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著分布式可再生能源(如家庭光伏、微風(fēng)電)與家庭儲(chǔ)能設(shè)備(如戶用鋰電池、超級(jí)電容系統(tǒng))的廣泛部署，家庭能源系統(tǒng)逐步具備了局部自發(fā)電、自儲(chǔ)能、自調(diào)節(jié)的能力。

2、然而，傳統(tǒng)的家庭用能管理系統(tǒng)通常采用靜態(tài)調(diào)度規(guī)則或固定優(yōu)先級(jí)控制策略，僅根據(jù)當(dāng)前負(fù)載功率或用戶設(shè)置的簡(jiǎn)單定值控制儲(chǔ)能設(shè)備啟停，無(wú)法充分響應(yīng)實(shí)時(shí)發(fā)電能力、儲(chǔ)能狀態(tài)、環(huán)境波動(dòng)和用戶個(gè)性化偏好，容易造成儲(chǔ)能設(shè)備深度放電或頻繁充放電，導(dǎo)致電池壽命縮短。本地發(fā)電能力浪費(fèi)，如白天發(fā)電但無(wú)智能自用機(jī)制。負(fù)載控制響應(yīng)單一，無(wú)法根據(jù)供能能力靈活啟停。不能根據(jù)運(yùn)行模式自適應(yīng)切換策略，如節(jié)能優(yōu)先與經(jīng)濟(jì)優(yōu)先場(chǎng)景下使用相同調(diào)度邏輯。

3、因此，迫切需要一種基于多源狀態(tài)感知、具備預(yù)測(cè)能力、可自適應(yīng)策略切換的家庭用能調(diào)度方法，以實(shí)現(xiàn)家庭負(fù)載與儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本技術(shù)的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

2、第一方面，本技術(shù)提出一種結(jié)合儲(chǔ)能電量預(yù)測(cè)的家庭負(fù)載自適應(yīng)切換方法，包括：

3、獲取用戶選定模式；

4、獲取儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息和儲(chǔ)能設(shè)備類型信息；

5、獲取發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息和發(fā)電設(shè)備類型信息；

6、獲取目標(biāo)家庭的環(huán)境數(shù)據(jù)；

7、獲取目標(biāo)家庭的當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)；

8、根據(jù)上述用戶選定模式、上述儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述儲(chǔ)能設(shè)備類型信息、上述發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述發(fā)電設(shè)備類型信息、上述環(huán)境數(shù)據(jù)和上述當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)，調(diào)整家庭負(fù)載分布和儲(chǔ)能設(shè)備工作狀態(tài)。

9、在一種可行的實(shí)施方式中，上述根據(jù)上述用戶選定模式、上述儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述儲(chǔ)能設(shè)備類型信息、上述發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述發(fā)電設(shè)備類型信息、上述環(huán)境數(shù)據(jù)和上述當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)，調(diào)整家庭負(fù)載分布和儲(chǔ)能設(shè)備工作狀態(tài)，包括：

10、根據(jù)上述儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述儲(chǔ)能設(shè)備類型信息和上述環(huán)境數(shù)據(jù)確定儲(chǔ)能效率信息；

11、根據(jù)上述發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述發(fā)電設(shè)備類型信息和上述環(huán)境數(shù)據(jù)確定發(fā)電效率信息；

12、根據(jù)上述儲(chǔ)能效率信息、上述發(fā)電效率信息、上述當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)和上述用戶選定模式調(diào)整上述家庭負(fù)載分布和上述儲(chǔ)能設(shè)備工作狀態(tài)。

13、在一種可行的實(shí)施方式中，上述根據(jù)上述儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述儲(chǔ)能設(shè)備類型信息和上述環(huán)境數(shù)據(jù)確定儲(chǔ)能效率信息，包括：

14、根據(jù)上述儲(chǔ)能設(shè)備類型信息確定影響系數(shù)；

15、根據(jù)上述儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述環(huán)境數(shù)據(jù)和上述影響系數(shù)確定充電效率、放電效率和自放電損耗；

16、根據(jù)上述充電效率、上述放電效率和上述自放電損耗確定上述儲(chǔ)能效率信息。

17、在一種可行的實(shí)施方式中，上述根據(jù)上述發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述發(fā)電設(shè)備類型信息和上述環(huán)境數(shù)據(jù)確定發(fā)電效率信息，包括：

18、將上述發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、上述發(fā)電設(shè)備類型信息和上述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行融合構(gòu)建發(fā)電特征向量；

19、分別基于隨機(jī)森林模型、梯度提升樹模型和時(shí)間序列模型對(duì)上述發(fā)電特征向量進(jìn)行訓(xùn)練，獲得多個(gè)發(fā)電效率預(yù)測(cè)子模型；

20、通過融合學(xué)習(xí)器對(duì)上述多個(gè)子模型的預(yù)測(cè)輸出進(jìn)行非線性融合，確定發(fā)電效率信息，其中，上述融合學(xué)習(xí)器為基于元學(xué)習(xí)策略構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

21、在一種可行的實(shí)施方式中，上述根據(jù)上述儲(chǔ)能效率信息、上述發(fā)電效率信息、上述當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)和上述用戶選定模式調(diào)整上述家庭負(fù)載分布和上述儲(chǔ)能設(shè)備工作狀態(tài)，包括：

22、根據(jù)上述用戶選定模式確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，其中，上述用戶選定模式包括節(jié)能優(yōu)先模式、儲(chǔ)能優(yōu)先模式、自發(fā)自用優(yōu)先模式、經(jīng)濟(jì)優(yōu)先模式和設(shè)備長(zhǎng)壽命優(yōu)先模式；

23、根據(jù)上述當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)、上述儲(chǔ)能效率信息和上述當(dāng)前負(fù)載信息構(gòu)成初始混合編碼個(gè)體；

24、根據(jù)上述目標(biāo)函數(shù)對(duì)上述初始混合編碼個(gè)體進(jìn)行全局搜索，以獲取篩選后混合編碼個(gè)體；

25、對(duì)上述篩選后混合編碼個(gè)體進(jìn)行局部精細(xì)搜索，以獲取初步調(diào)整策略；

26、根據(jù)上述約束條件對(duì)上述初步調(diào)整策略進(jìn)行約束監(jiān)測(cè)，以獲取目標(biāo)調(diào)整策略；

27、基于上述目標(biāo)調(diào)整策略調(diào)整上述家庭負(fù)載分布和上述儲(chǔ)能設(shè)備工作狀態(tài)。

28、在一種可行的實(shí)施方式中，上述根據(jù)上述目標(biāo)函數(shù)對(duì)上述初始混合編碼個(gè)體進(jìn)行全局搜索，以獲取篩選后混合編碼個(gè)體，包括：

29、通過雇傭蜂對(duì)上述初始混合編碼個(gè)體進(jìn)行擾動(dòng)，計(jì)算上述目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值；

30、通過觀察蜂根據(jù)上述適應(yīng)度值執(zhí)行概率選擇操作，并通過偵察蜂對(duì)適應(yīng)度下降或局部異常的個(gè)體進(jìn)行重新初始化，以獲取上述篩選后混合編碼個(gè)體。

31、在一種可行的實(shí)施方式中，上述對(duì)上述篩選后混合編碼個(gè)體進(jìn)行局部精細(xì)搜索，以獲取初步調(diào)整策略，包括：

32、定義個(gè)體的光亮度與上述目標(biāo)函數(shù)值成反比的關(guān)系，建立個(gè)體間吸引模型，以獲取個(gè)體吸引度；

33、將上述篩選后混合編碼個(gè)體作為初始個(gè)體，計(jì)算個(gè)體之間在混合編碼空間中的個(gè)體距離，其中，上述個(gè)體距離包括負(fù)載狀態(tài)變異與儲(chǔ)能功率差異；

34、基于上述個(gè)體吸引度與個(gè)體距離關(guān)系，對(duì)個(gè)體位置進(jìn)行迭代更新，其中，上述迭代更新包括引導(dǎo)個(gè)體向適應(yīng)度更優(yōu)的個(gè)體靠近和疊加擾動(dòng)項(xiàng)；

35、在每輪迭代中重新評(píng)估各更新個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)值，以獲取新的適應(yīng)度和排序位置；

36、在達(dá)到預(yù)設(shè)迭代次數(shù)或適應(yīng)度收斂條件后，輸出上述初步調(diào)整策略。

37、在一種可行的實(shí)施方式中，對(duì)上述初步調(diào)整策略中各負(fù)載總功率與家庭可用供電能力進(jìn)行供需平衡校驗(yàn)；

38、若負(fù)載功率總和超過當(dāng)前可用功率，則按照預(yù)設(shè)負(fù)載優(yōu)先級(jí)順序依次關(guān)閉低優(yōu)先級(jí)負(fù)載；

39、對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的充放電功率進(jìn)行范圍檢測(cè)，若超過其最大額定功率，則進(jìn)行功率限制修正；

40、對(duì)上述初步調(diào)整策略中引起的soc變化進(jìn)行邊界校驗(yàn)，若預(yù)計(jì)soc超出允許區(qū)間，則修正充放電策略；

41、在調(diào)整后重新評(píng)估約束滿足情況，以輸出符合所有上述約束條件的目標(biāo)調(diào)整策略。

42、在一種可行的實(shí)施方式中，上述基于上述目標(biāo)調(diào)整策略調(diào)整上述家庭負(fù)載分布和上述儲(chǔ)能設(shè)備工作狀態(tài)，包括：

43、根據(jù)上述目標(biāo)調(diào)整策略確定各負(fù)載的啟停狀態(tài)，并控制對(duì)應(yīng)負(fù)載的接入或斷開；

44、對(duì)于可調(diào)負(fù)載，基于其優(yōu)先級(jí)與功率分級(jí)標(biāo)簽，分配對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)或功率水平；

45、根據(jù)上述目標(biāo)調(diào)整策略控制儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)入充電、放電或待機(jī)狀態(tài)；

46、根據(jù)預(yù)測(cè)的發(fā)電功率與電網(wǎng)供電能力，動(dòng)態(tài)調(diào)整儲(chǔ)能設(shè)備的充放電功率值；

47、向家庭能量控制器發(fā)送控制指令，執(zhí)行上述負(fù)載啟停與儲(chǔ)能功率調(diào)度操作。

48、第二方面，本技術(shù)提出一種結(jié)合儲(chǔ)能電量預(yù)測(cè)的家庭負(fù)載自適應(yīng)切換系統(tǒng)，包括：

49、數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取生物特征監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、健康申報(bào)數(shù)據(jù)、行程軌跡數(shù)據(jù)和環(huán)境感知數(shù)據(jù)；

50、特征提取單元，用于對(duì)上述生物特征監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、上述健康申報(bào)數(shù)據(jù)、上述行程軌跡數(shù)據(jù)和上述環(huán)境感知數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取以獲取多個(gè)單體特征向量；

51、特征融合單元，用于對(duì)所有的上述單體特征向量進(jìn)行特征數(shù)據(jù)融合以獲取融合特征數(shù)據(jù)；

52、風(fēng)險(xiǎn)判斷單元，用于基于上述融合特征數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)閾值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)判斷，以生成預(yù)警信息。

53、綜上，本技術(shù)提供的方法融合儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、環(huán)境參數(shù)及負(fù)載狀態(tài)數(shù)據(jù)，并分別構(gòu)建儲(chǔ)能效率與發(fā)電效率信息，有效提升調(diào)度決策對(duì)未來供能能力的感知與預(yù)測(cè)能力，避免盲目放電或過度購(gòu)電。提出多種運(yùn)行模式，用戶可根據(jù)實(shí)際需求靈活切換。上述方法具備可再生能源友好、自發(fā)電自用率提升、電價(jià)響應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于協(xié)同控制、分布式能源微電網(wǎng)、虛擬電廠家庭側(cè)終端等智能能源管理系統(tǒng)中。

54、本技術(shù)提出的結(jié)合儲(chǔ)能電量預(yù)測(cè)的家庭負(fù)載自適應(yīng)切換方法，本技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本技術(shù)的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。