含分布式发电的家庭智能用电鲁棒优化研究

With the growing intelligence of home power consumption and rapid development of distributed generation technologies, robust optimization of smart home power consumption integrated with distributed generation will be researched in this project, in order to solve the problems of complexity and uncertainty. First of all, general modeling methods will be developed to model the home electrical devices and optimization objectives, and specific math models will be established combined with real situations. Then, uncertainty analysis will be conducted in the aspects of modeling uncertainties, measurement uncertainties, communication uncertainties and forecast uncertainties. The characteristics, laws and effects of all kinds of uncertainties will be explored and evaluated, based on which robust optimization problem of smart home power consumption integrated with distributed generation will be established. Finally, the robust counterpart and rolling optimization format of the established robust optimization problem will be built, and corresponding algorithms will be developed to meet the demands on optimality and speed. The results of this project will provide theoretical and technical support for the development of smart home power consumption integrated with distributed generation.

在家庭用电智能化和分布式发电技术迅速发展的背景下，本项目研究含分布式发电的家庭智能用电鲁棒优化，旨在解决接入分布式发电的家庭智能用电中的复杂化问题和不确定性问题。本项目首先从家庭电器设备仿真建模和用电优化目标建模两方面研究家庭智能用电一般建模方法，并结合实际建立具体的数学模型；然后进行不确定性进行分析，研究家庭智能用电中模型、量测、通信、预测等不确定性的特点、规律及影响，并在此基础上构建含分布式发电的家庭智能用电鲁棒优化问题；最后，研究鲁棒优化问题的鲁棒对等式及相应的滚动优化形式，并研究能满足要求的求解算法。本项目的研究成果能够为含分布式发电的家庭智能用电的发展提供理论和技术上的支持。

家庭智能用电是智能电网关键技术之一，开展家庭智能用电的相关研究可产生显著的经济效益、环境效益和社会效益。本项目的研究内容为家庭智能用电中的复杂化问题和不确定性问题，主要集中于含分布式发电的家庭智能用电鲁棒优化。本项目完成了含分布式发电的家庭智能用电的相关建模研究，研究各类家庭电器设备的一般建模方法，并结合实际建立各类家庭电器设备的数学模型。项目研究家庭智能用电优化的典型目标，研究制定各目标定量指标的一般方法，并结合实际建立家庭智能用电各优化目标的数学模型。在家庭智能用电优化系统数学模型基础上，本项目构建了建立含分布式发电的家庭智能用电不确定性分析及鲁棒优化问题，将鲁棒优化思想引入到求解家庭智能用电运行优化问题中，并相应建立了含不确定环境温度、不确定热水用量和不确定工作截止时间的鲁棒对等式。通过进行非线性鲁棒对等式的数学变换，鲁棒优化模型最终被转化为可被求解的混合整数规划模型。针对家庭用电计划优化中的户用光伏出力不确定性问题，提出了一种鲁棒优化方法，构建了一个能够灵活调整解鲁棒性的鲁棒优化问题，并提出了将其转换为可解的混合整数二次规划问题的方法。并且本项目利用基于区间约束违背容忍度的区间数规划方法分析和处理了含有界不确定参数的家庭智能用电问题。项目引入了滚动优化方法，根据系统的最新运行状态和与预测数据更新优化参数，得到实时的预测调度结果。通过将滚动优化方法与分布鲁棒优化、区间数优化和机会约束规划三种不确定性优化方法相结合，得到三种不同的家庭智能用电实时优化方法，并分别应用于实际的家庭智能用电优化环境中，得到了家庭智能用电优化的滚动优化形式，根据优化方案的实际运行环境和执行情况，不断对优化方案进行滚动更新，提升方案的执行效果。