深度文章｜分时电价下计及用户用电满意度的家庭负荷优化策略-北极星售电网

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分时电价是实施需求侧管理、鼓励用户改变用电方式的一种重要经济手段。结果表明所提优化策略能够在保证用户用电满意度的前提下降低用电费用，并达到削峰填谷的目的。

（来源：广东电力作者：袁晓玲1，刘志明1，赫卫国2）

（1．河海大学能源与电气学院；2. 中国电力科学研究院）

摘要：分时电价是实施需求侧管理、鼓励用户改变用电方式的一种重要经济手段。居民用户是需求侧的一部分，对其用电负荷进行优化具有重要意义。首先，对家庭基本可调度负荷、空调系统以及电动汽车的运行特性进行建模；其次，建立包含环境舒适度和用电方式舒适度的用电满意度模型，对考虑用户环境舒适度的空调系统运行策略进行分析，构建不考虑电动汽车充电的基本可调度负荷多目标优化模型；最后，构建考虑负荷曲线峰谷差的电动汽车充电模型，并采用遗传算法求解模型。在分时电价条件下对优化前后的用电费用和负荷曲线进行对比分析，结果表明所提优化策略能够在保证用户用电满意度的前提下降低用电费用，并达到削峰填谷的目的。

基金项目：国家电网有限公司科技项目

袁晓玲（1971），女，安徽巢湖人，副教授，工学博士，主要研究方向为新能源发电、电力需求侧管理，E-mail：lingx@hhu.edu.cn。

赫卫国（1978），男，河南商丘人，高级工程师，工学硕士，主要研究方向新能源发电，E-mail：heweiguo@epri.sgcc.com.cn。

★袁晓玲，刘志明，赫卫国. 分时电价下计及用户用电满意度的家庭负荷优化策略［J］.广东电力，2020，33(2)：54-62.

随着社会经济的快速发展，家庭用户对电能需求量的快速增长引起电网容量不足，极大地影响电网的安全稳定运行。采用高峰时区域拉闸限电和启动备用发电机组应对该问题，一方面会增加发电成本，另一方面会导致居民生活不便，同时带来环境问题；因此，对家庭用电负荷进行优化调整，引导居民合理用电，降低用电成本，实现电网与用户之间的供需平衡，具有重要意义。

近年来很多国家开始实施分时电价机制。针对分时电价下家庭负荷的优化调度问题，国内外学者从家庭负荷分类、优化调度模型和求解算法等不同角度进行了研究；然而，家庭负荷设备众多、运行特性复杂，影响了分时电价的实施效果。分布式电源和储能设备的发展，给用户提供了更多的电能来源选择，也给负荷的调度带来了新的问题。针对这些问题，国内外学者对此进行了大量的研究。

文献[10]建立了基于不同电价机制下，家庭负荷的经济性调度模型，考虑了家庭设备和分布式光伏的协调。文献[11]考虑用户的用电成本和配电网侧的负荷波动，建立了可调度负荷的智慧社区能量管理优化调度模型。文献[12]考虑功率约束建立最小化电费的用电模型，采用分布式梯度算法求解，实现社会整体效益最大的目标。文献[13-15]分析了电动汽车作为储能装置接入家庭住宅系统（vehicle-to-home）对家庭能源消费的影响。文献[16-18]分析了家庭用户的负载特性，建立用户用电舒适度模型，对用电行为进行优化，没有考虑不同用电设备对用户用电舒适度的影响。

在上述研究的基础上，本文对分时电价环境下家庭负荷的运行优化策略进行分析。首先，对常见的家庭负荷、空调系统、电动汽车建立相应的数学模型，并给出对应的约束条件；其次，建立包含环境舒适度和用电方式舒适度的用户用电满意度评价模型，对考虑用户环境舒适度的空调系统运行策略进行分析，构建不考虑电动汽车充电的基本可调度负荷多目标优化模型；然后，对考虑负荷峰谷差的电动汽车充电策略进行分析，并采用遗传算法求解模型；最后，通过仿真分析，对该优化策略的有效性进行验证。