家庭用戶智能用電系統(tǒng)設(shè)備輸出模型分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u24764家庭用戶智能用電系統(tǒng)設(shè)備輸出模型分析案例 1197711.1分布式發(fā)電系統(tǒng)模型 1217541.2家庭用戶負(fù)荷模型 4一般家庭用戶用電設(shè)備包括了負(fù)荷、蓄電池、分布式電源及其它輔助設(shè)備。家庭用戶的電費(fèi)支出最優(yōu)模型中的目標(biāo)函數(shù)以及約束條件與這些設(shè)備的特點(diǎn)和性質(zhì)緊密相連，所以，明確這些設(shè)備的模型是家庭用戶電費(fèi)優(yōu)化模型進(jìn)行研究與分析的先決條件。如圖2-2所示為家庭用戶智能用電系統(tǒng)組成。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2家庭用戶智能用電系統(tǒng)模型家庭用戶的各個(gè)電力設(shè)備的聯(lián)系是很緊密的，各個(gè)電力設(shè)備的有效配合才能實(shí)現(xiàn)家庭用戶的智能用電。1.1分布式發(fā)電系統(tǒng)模型由圖2-2可以看出，分布式電源包括了家庭用戶智能用電重要的設(shè)備：光伏陣列以及風(fēng)機(jī)，提供給家庭用戶分布式能源是它的主要功能，而分布式能源是用戶負(fù)荷響應(yīng)電價(jià)的前提。所以，通過分布式電源的模型對家庭用戶智能用電系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究具有極大的作用。分布式電源的充分使用的先決條件是蓄電池的科學(xué)改善，在進(jìn)行蓄電池的充放電過程，能夠?qū)崿F(xiàn)存儲和轉(zhuǎn)移分布式電源發(fā)出的電能，進(jìn)而推進(jìn)分布式能源的探索研究以及實(shí)踐運(yùn)用。對分布式光伏、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及儲能設(shè)備的輸出特點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)行分析，如下所示：1．光伏陣列光伏陣列是由多片光伏模組的連接而成，是分布式電源中最重要的組成部分，通過光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化為電能。如圖2-3所示為光伏陣列的特性：圖2-3光伏陣列等效電路Isc'表示光伏陣列外部短路時(shí)光伏陣列的輸出電流，Voc'表示光伏電池負(fù)載為開路時(shí)的電壓，Im'表示當(dāng)光伏陣列功率最高處流出系統(tǒng)的輸出電流，Vm'表示功率最高時(shí)的電壓，T表示光伏陣列的溫度，Tair表示大氣溫度，TIscVoc式中，a、b、c是常參數(shù)，本文的取值分別是0.0025、-0.1949、0.0029。?T和?S指的是參考溫度和實(shí)際溫度之間的相差的數(shù)值，同時(shí)與太陽輻射強(qiáng)度作為參考，通過下面兩個(gè)式子獲得這些數(shù)值的對比狀況。?T=T?T?S=S如果功率達(dá)到最大的值的時(shí)候，數(shù)值也是最高，那么輸出的電壓和輸出的電流能夠采用下面兩個(gè)式子獲得最終的計(jì)算數(shù)值。ImVm公式中Im和VI=I對于式(2-7)，C1和C2為常系數(shù)，可以通過式(2-8)和式(C1C2一般來說陣列輸出的功率能夠保存在最低限度同時(shí)最大化的利用外界的光能，所以這個(gè)時(shí)候它向外輸出的功率可以通過下面這個(gè)公式來算出最終的數(shù)值。P=I1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)機(jī)的作用是把風(fēng)轉(zhuǎn)換成電能，然后這些電能通過高壓線路傳送給用電網(wǎng)絡(luò)。在風(fēng)速比較低的時(shí)候，輸出的功率是沒有的，這個(gè)風(fēng)速本文認(rèn)為是最低的風(fēng)速，但如果說風(fēng)速超過這個(gè)最低風(fēng)速的時(shí)候就會輸出一點(diǎn)點(diǎn)功率，隨著風(fēng)速不斷提升，功率也會跟著提高，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率開始不變，這個(gè)時(shí)候風(fēng)速是額定風(fēng)速，若風(fēng)速在啟動風(fēng)速和功率飽和風(fēng)速之間，那么這個(gè)之間的關(guān)系可以用一個(gè)三次函數(shù)來表示。通過下面這個(gè)公式來表示出來，Pwi指風(fēng)機(jī)的輸出功率，vci表示使風(fēng)機(jī)剛開始產(chǎn)生電能的風(fēng)速，vco表示切除風(fēng)速，vPwi3.儲能裝置儲能裝置包括了儲能負(fù)荷和蓄電池，本篇文章當(dāng)中的儲能裝置，本文采用了比較簡單的蓄電池，它的原理是在充電的時(shí)候通過外接一個(gè)直流電源通過電流使得蓄電池當(dāng)中的鋰電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，在對外放電的時(shí)候，能夠把化學(xué)能重新轉(zhuǎn)化成電能。家庭用戶按照智能用電模型需要接入具有分布式特點(diǎn)的電源，但是這類型的電源最大限度的依托儲能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，所以蓄電池和儲能負(fù)荷等儲能設(shè)備在日常的生活當(dāng)中是經(jīng)常用到的。SOC0表示蓄電池初始荷電狀態(tài)，cr表示蓄電池帶有的電量，cN表示蓄電池正常狀態(tài)下的電量，Ie表示蓄電池充放電電流，?t表示蓄電池充放電時(shí)間，ηich表示蓄電池充電效率，PSOC=c蓄電池充放電電流Ie根據(jù)式(2-13)Ie1.2家庭用戶負(fù)荷模型家庭用戶可控的儲能負(fù)荷劃分成了兩大類，首先是熱負(fù)荷，還有一類是非熱負(fù)荷。本篇文章把非熱負(fù)荷看作一個(gè)整體。這部分的負(fù)荷是不能被人為控制的，它的特點(diǎn)具有隨機(jī)分布的特點(diǎn)。熱負(fù)荷當(dāng)中，在日常生活當(dāng)中所占據(jù)的比例是非常高的，同時(shí)它們的儲熱能力非常強(qiáng)，所以這類型的負(fù)荷在實(shí)施調(diào)節(jié)和計(jì)劃方面有著非常大的優(yōu)化潛力，這些電器的特點(diǎn)是能夠通過消耗這些電器當(dāng)中的某個(gè)熱導(dǎo)介質(zhì)，然后恒定在某個(gè)固定的溫度當(dāng)中以滿足日常生活的需要，這些耗電量在一個(gè)家庭的用電量當(dāng)中取得非常大的比重。所以家用熱負(fù)荷的電器如何使得它們的用電功率最大化、實(shí)現(xiàn)用電高效化，這才是節(jié)能設(shè)備最為關(guān)鍵的部分。下面對非熱負(fù)荷的用電設(shè)備展開了詳細(xì)的論證和探討。(1)電冰箱和微波爐這類型的非熱負(fù)荷功率的電器在一天當(dāng)中是沒有辦法固定的，沒有辦法對它展開調(diào)節(jié)的操作，所以它一天當(dāng)中輸出的功率隨著時(shí)間的變化而變化，規(guī)律也是一定的，它們的功利關(guān)系可以用下面這個(gè)表示：P1(2)電腦、電視機(jī)電腦、電視機(jī)等開關(guān)狀態(tài)通常只有關(guān)和開兩種狀態(tài)采用電平來表示，就是高電平和低電平表示開或表示關(guān)，當(dāng)狀態(tài)為開的時(shí)候，電腦和電視機(jī)兩者輸出的功率都是它們各自的實(shí)際額定功率，當(dāng)狀態(tài)為0的時(shí)候，一直輸入低電平的時(shí)，它們的狀態(tài)是關(guān)，整個(gè)電路是處于斷開的狀態(tài)，它們所輸出的功率也就是0，也就是不輸出功率，所以電腦、電視機(jī)輸出的功率可以通過下面這個(gè)式子來表示：P2(3)洗衣機(jī)洗衣機(jī)的開關(guān)狀態(tài)只有兩種，也就是開和關(guān)，電腦和電視機(jī)與之不同的是洗衣機(jī)的開關(guān)它有一定的限制性，尤其站在洗衣機(jī)的角度上來說，如果開關(guān)狀態(tài)在第一次是開的時(shí)候，那么它所要輸出的功率和二者是一樣的，可以劃歸成同一類的負(fù)荷，可用2-16表示：P2(4)風(fēng)扇風(fēng)扇跟上面幾種負(fù)荷相互比較的話，它所關(guān)系到的控制變量有非常多，比如有擋位、有定時(shí)、有開關(guān)、有風(fēng)速等等，所以它們的功率這兩者相比的話就顯得更加的復(fù)雜，如式(2-17)所示：P3式中Pe為分檔型負(fù)荷在擋位數(shù)為1的功率，D(5)空調(diào)和電燈這類型的負(fù)荷設(shè)計(jì)控制器涵蓋了相對應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，電燈的調(diào)節(jié)參數(shù)是光照強(qiáng)度，空調(diào)的調(diào)節(jié)參數(shù)是一個(gè)房間內(nèi)的氣溫，空調(diào)所輸出的功率和環(huán)境實(shí)際產(chǎn)生的溫度有非常密切的關(guān)系，這里面空調(diào)和電燈，它們所對外輸出的功率能夠用下面這個(gè)式子來表達(dá)：P4式中，P4t是電燈和空調(diào)在第N周期之內(nèi)向外輸出或者消耗的功率，x(t)是第N個(gè)周期之內(nèi)向外輸出的功率的參數(shù)值，在電燈的角度上來說，本文強(qiáng)調(diào)了一個(gè)實(shí)際光源的強(qiáng)度，站在空調(diào)角度上來說，這里本文的指標(biāo)是一個(gè)房間之內(nèi)的溫度；對于非熱負(fù)荷，xtr(i)指的是在第一天之內(nèi)第I個(gè)時(shí)間間隔或者周期和電力公司與用電用戶輸送的功率傳輸，表示用戶傳送的功率那么結(jié)果就是正值，如果說是用戶向電力公司傳輸?shù)墓β?，?/p>