基于分時(shí)電價(jià)的家庭能效管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能效管理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及基于分時(shí)電價(jià)的家庭能效管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平和社會(huì)信息化程度不斷提高，人們 對(duì)家居環(huán)境的要求也越來(lái)越高。智能家居作為一種新興的家庭電器管理模式平臺(tái)，綜合戶(hù) 內(nèi)無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，構(gòu)建出一個(gè)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、家電監(jiān)測(cè)控 制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、安全防衛(wèi)等子系統(tǒng)的完整家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，大大提高了人們生活環(huán)境的舒適 性、安全性，同時(shí)更加節(jié)能環(huán)保。
[0003] 智能家居控制中心通過(guò)戶(hù)內(nèi)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和電能采集模塊能夠?qū)崿F(xiàn)家用電器運(yùn) 行狀態(tài)和電能消耗的實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)達(dá)到遠(yuǎn)程控制家用電器設(shè)備的效果。然而，目前智能家 居的研究仍主要集中在硬件設(shè)計(jì)和通信體系上，對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘涉及較少，但是智能家居 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集功能對(duì)家庭用電分析與規(guī)劃提供了基礎(chǔ)，使之成為一個(gè)極具潛力的研究方 向。
[0004] 此外，分時(shí)階梯電價(jià)的實(shí)行使得居民進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、合理用電方式有了更多的靈活性， 不再是傳統(tǒng)意義上單一的節(jié)約用電，而是可以通過(guò)合理規(guī)劃家用電器的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到降低 電費(fèi)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于分時(shí)電價(jià)的家庭能效管理 方法。本發(fā)明提供的基于分時(shí)電價(jià)的家庭能效管理方法是利用智能家居系統(tǒng)硬件強(qiáng)大的數(shù) 據(jù)采集和控制功能，針對(duì)分時(shí)電價(jià)的特點(diǎn)，對(duì)家用電器的運(yùn)行特征進(jìn)行分析和建模，通過(guò)計(jì) 算得到電器的最佳開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間，并對(duì)其進(jìn)行定時(shí)控制，取得降低用戶(hù)家庭電費(fèi)的效果。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于分時(shí)電價(jià)的家庭能效管理方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟A，建立數(shù)學(xué)模型：
[0010] 其中：
[0011] C一一單個(gè)周期內(nèi)用戶(hù)累計(jì)電費(fèi)；
[0012] k時(shí)間區(qū)間序號(hào)；
[0013] T。 最小時(shí)間區(qū)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間；
[0014] I(k)--時(shí)間區(qū)間[k，k+1]上的實(shí)時(shí)電價(jià)；
[0015] i電器編號(hào)；
[0016] N 家用電器總數(shù)；
[0017] fff一一編號(hào)為i的電器開(kāi)始運(yùn)行的最早時(shí)間區(qū)間序號(hào)；
[0018] Si 編號(hào)為i的電器的延時(shí)時(shí)間區(qū)間數(shù)；
[0019] M,一一編號(hào)為i的電器連續(xù)運(yùn)行一次所占的時(shí)間區(qū)間數(shù)；
[0020] PL(i) 編號(hào)為i的電器的運(yùn)行功率；
[0021] P(k) 一一時(shí)間區(qū)間[k，k+1]上正在運(yùn)行的所有電器功率之和；
[0022] Pmax--線路最大功率；
[0023] Iff-一編號(hào)為i的電器結(jié)束運(yùn)行的最晚時(shí)間區(qū)間序號(hào)；
[0024]
[0025] 步驟B，對(duì)可延時(shí)電器，通過(guò)所述數(shù)學(xué)模型，求解得到對(duì)應(yīng)的si;將Hf+S的值作 為可延時(shí)電器的最佳開(kāi)始工作時(shí)間；
[0026] 步驟C，對(duì)可延時(shí)電器進(jìn)行定時(shí)通斷，使可延時(shí)電器在所述可延時(shí)電器的最佳開(kāi)始 工作時(shí)間處開(kāi)始運(yùn)行。
[0027] 優(yōu)選地，
[0028]
[0029] 其中：
[0030] f(i,k) 一一電器運(yùn)行時(shí)間判斷函數(shù)，若編號(hào)為i的電器在時(shí)間區(qū)間[k，k+1]上運(yùn) 行，貝1Jf(i,k) = 1，否則f(i,k) = 0 ;
[0031] 通過(guò)f(i，k)判斷編號(hào)為i的電器在時(shí)間區(qū)間[k，k+1]上是否運(yùn)行，即
[0032]
[0033] 優(yōu)選地，
[0034] m
[0035] i/f=2f/r0
[0036] Mx=T,/To
[0037] 其中，
[0038] If-一編號(hào)為i的電器最早開(kāi)始工作時(shí)間；
[0039] Tf--編號(hào)為i的電器最晚結(jié)束工作時(shí)間；
[0040] T,--編號(hào)為i的電器連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0042] 本發(fā)明提出了智能家居系統(tǒng)一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，即不僅僅是傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制 和安全監(jiān)控，而是強(qiáng)調(diào)家用電器用電數(shù)據(jù)的挖掘，針對(duì)目前執(zhí)行的分時(shí)電價(jià)政策，通過(guò)分析 建模得到家用電器的最佳開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間并相應(yīng)的根據(jù)最佳開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間控制電器的開(kāi)關(guān)， 以降低用戶(hù)電費(fèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0044] 圖1為本發(fā)明數(shù)學(xué)模型建立過(guò)程分析圖。
[0045] 圖2為實(shí)施例中模擬的分時(shí)電價(jià)曲線。
[0046] 圖3為實(shí)施例的計(jì)算結(jié)果。
[0047] 圖4為智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0049] 隨著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，很多地方相繼開(kāi)始實(shí)行分時(shí)電價(jià)政策，即在一天的不 同時(shí)段電價(jià)不同。例如，上海市目前采用峰谷電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，用電高峰期時(shí)電價(jià)較高，而在低谷 期電價(jià)相對(duì)較低。因此，在保證任意時(shí)刻電器總瞬時(shí)功率低于線路最大功率的前提下，可以 通過(guò)合理規(guī)劃家用電器的運(yùn)行時(shí)間減少用戶(hù)電費(fèi)。
[0050] 考慮電器實(shí)際運(yùn)行過(guò)程并保證其能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，電器運(yùn)行時(shí)間規(guī)劃需滿(mǎn)足以 下約束：
[0051] 約束（1):任意時(shí)刻電器總瞬時(shí)功率低于線路最大功率；
[0052] 約束⑵：所有電器都在各自相應(yīng)的特定時(shí)間區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。
[0053] 此外，為了簡(jiǎn)化分析突出研究重點(diǎn)，在合理范圍內(nèi)假設(shè)家用電器的種類(lèi)、數(shù)量和功 率不變。
[0054] 建立數(shù)學(xué)模型：以1天為周期對(duì)用電規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行分析，時(shí)間以分鐘單位，將一天 分成1440/T。個(gè)間隔，選擇單個(gè)周期內(nèi)用戶(hù)累計(jì)電費(fèi)最小化作為目標(biāo)函數(shù)，SP
[0055]
[0056] 其中：
[0057] C一一單個(gè)周期內(nèi)用戶(hù)累計(jì)電費(fèi)；
[0058] k--時(shí)間區(qū)間序號(hào)，k= 0