智能家居用电优化方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及电能管理技术领域，特别涉及一种智能家居用电优化方法、装置及存储介质。

背景技术：

家庭能源管理系统是家庭用户参与需求响应的有效方式，也是智能用电、分布式发电等技术在家庭用户端的具体体现。家庭能源管理系统可以辅助用户对分时电价、实时电价做出响应，提供系统优化决策方案，协调控制系统内设备的运行。为使家庭能源管理系统有效地管理家庭用电负荷、并优化其运行，需要对家庭家用电器负荷的用电策略进行优化。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种智能家居用电优化方法，以解决家庭家用电器负荷的用电策略优化问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种智能家居用电优化方法。

在一些可选实施例中，所述智能家居用电优化方法包括：

建立以用电支出最小为目标函数的用电优化模型；

利用遗传算法对所述目标函数进行求解。

在一些可选的实施例中，所述以用电支出最小为目标函数的用电优化模型通过下式表示：

min{fload}

其中，

式中，fload为家庭用电支出总量；t为用户设定的负荷工作时长；xload(t)为每个调度周期内t时刻的负荷的开关状态；pi^all为家庭用电在i时段内的用电总功率；pi^c为不可转移类负荷在i时段内的用电功率；pi^s为可转移类负荷在i时段内的用电功率；c表示不可转移类负荷集，s表示可转移类负荷集，c表示不可转移类负荷，s表示可转移类负荷。

在一些可选的实施例中，约束条件为：

tmi,s≤as≤h≤bs≤tmx,s

其中，tmi,s用户设定的可转移类负荷适用时间的起始时刻，tmx,s代表用户设定的可转移类负荷适用时间的终止时刻；as代表设备开启时间；bs代表设备关闭时间；h代表设备工作时刻。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种智能家居用电优化装置，包括：

目标函数构建模块，用于建立以用电支出最小为目标函数的用电优化模型；

计算模块，用于通过遗传算法对所述目标函数进行求解。

在一些可选的实施例中，所述以用电支出最小为目标函数的用电优化模型通过下式表示：

min{fload}

其中，

式中，fload为家庭用电支出总量；t为用户设定的负荷工作时长；xload(t)为每个调度周期内t时刻的负荷的开关状态；pi^all为家庭用电在i时段内的用电总功率；pi^c为不可转移类负荷在i时段内的用电功率；pi^s为可转移类负荷在i时段内的用电功率；c表示不可转移类负荷集，s表示可转移类负荷集，c表示不可转移类负荷，s表示可转移类负荷。

在一些可选的实施例中，约束条件为：

tmi,s≤as≤h≤bs≤tmx,s

其中，tmi,s用户设定的可转移类负荷适用时间的起始时刻，tmx,s代表用户设定的可转移类负荷适用时间的终止时刻；as代表设备开启时间；bs代表设备关闭时间；h代表设备工作时刻。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现前述的智能家居用电优化方法。

本发明实施例的有益效果是：采用本技术方案，通过建立以用电支出最小为目标函数的用电优化模型，利用遗传算法对所述目标函数进行求解，实现了在实时电价的环境下，根据用户不同的需求，获得最优的负荷用电策略，减少用户用电费用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种智能家居用电优化方法的实现流程示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。

本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系

一种智能家居用电优化方法，包括：

建立以用电支出最小为目标函数的用电优化模型；

利用遗传算法对所述目标函数进行求解。

智能家居用电优化方法的控制变量为每个调度周期内的各个负荷的开关状态xload(t)，取1时表示负荷运行，取0时表示负荷关断。

系统中的负荷分为不可转移类负荷和可转移类负荷两类。不可转移类负荷不具备调控能力，例如洗衣机负荷，其运行特性是不允许中断。其使用情况可以由用户直接进行设定，即xc(t)是固定的，该类负荷c∈c在i时段内的用电功率用pi^c表示。可转移负荷的开关状态xs(t)是未知的，需要根据实时电价情况以及优化目标进行调整，该类负荷s∈s在i时段内的用电功率用pi^s表示。

家庭用电模型可以表示为：

pi^all为家庭用电在i时段内的用电总功率。

家庭用电总花费可以表示为：

其中，t为用户设定的负荷工作时长。

该用电优化策略的优化目标为：用电支出最小。

在该优化目标情形下，家庭用电优化的目标函数可以表示为：

min{fload}

约束条件为：

tmi,s≤as≤h≤bs≤tmx,s

其中，tmi,s用户设定的可转移类负荷适用时间的起始时刻，tmx,s代表用户设定的可转移类负荷适用时间的终止时刻；as代表设备开启时间；bs代表设备关闭时间；h代表设备工作时刻。

如图1所示，为智能家居用电优化方法的实现流程示意图，首先由电力公司处获得次日的实时电价(电价的更新周期为一天，在电价相同的同一天内，家庭用电量最小，则家庭用电总花费最小)，再由用户提前选择、设定负荷的运行参数，例如：次日使用的时间范围(tmi,s、tmx,s)、工作时长、负荷的最短连续运行时间(不可转移类负荷的最短连续运行时间等于其工作时长)，据此可对次日不可转移类负荷的用电量进行预测。负荷的调度采用按时间段调度的方式，将一天24h分成各个时间段i，把负荷的调度放在离散的时间段里。再按照遗传算法的实现流程进行求解，最终输出各个时间段内最优的控制方案。

采用本技术方案，通过建立以用电支出最小为目标函数的用电优化模型，利用遗传算法对所述目标函数进行求解，实现了在实时电价的环境下，根据用户不同的需求，获得最优的负荷用电策略，减少用户用电费用。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种智能家居用电优化装置，包括：

目标函数构建模块，用于建立以用电支出最小为目标函数的用电优化模型；

计算模块，用于通过遗传算法对所述目标函数进行求解。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现前述的智能家居用电优化方法。上述计算机可读存储介质包括只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁带和光存储设备等。

本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。