CN113742933A - 一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质，涉及家庭能量管理领域，具体步骤如下：建立家庭用电设备控制模型；根据家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；对目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；获取用户参数，对第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。本发明提出了储能备用系数，用以改变最低荷电状态，将含储能备用系数的储能荷电状态上下限等作为约束，以家庭用电成本最小为目标，求取各时段可控用电设备工作状态和储能充放电状态，在正常供电时降低家庭用电成本，也可在停电时保证用户基本生活用电需求，使用户用电兼具可靠性和一定的经济性。

Description

一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及家庭能量管理技术领域，更具体的说是涉及一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质。
背景技术
家庭能量管理系统可利用分时电价调控家庭用电设备和储能运行，有效降低家庭用电成本，现阶段，国内外学者针对家庭能量管理系统中优化模型研究主要在用电设备的分类和建模、优化模型建立和求解算法上。其中制定出合理的优化模型对降低用户用电成本显得至关重要。例如，其中有研究计及自身卖电收益、买电成本和政府补贴等因素，考虑分时电价和阶梯电价两种电价机制，优化家庭光储系统的储能运行状态；在考虑储能优化运行的基础上，部分学者根据家庭用电设备运行特点，以用户电能成本最小和负荷峰谷差最小为目标，优化用电设备运行时间；考虑到优化后用户舒适度的问题，根据不同负荷设置了相应的舒适度指标，建立了一种基于用电成本和舒适度的多目标优化模型。
但是现有研究忽略了分布式光伏系统、家庭用电设备以及储能如何在分时电价下协调运行的问题，导致最终的用电成本并不能达到最优，同时现有研究往往只关注到了用户用电经济性，很少有关注到电网中的检修、事故停电期，居民对自身基本生活用电的需求。据了解，多数用户有明显意愿利用储能或光伏来避免因停电而带来的生活不便。因此，为了解决用户在电网正常运行状态下对用电经济性的需求和停电期对基本生活用电需求的问题，在兼顾用户用电经济性的同时，考虑停电期实时预留储能备用容量，提出了储能备用系数，将该系数应用于储能荷电状态约束中，用以提高储能荷电状态最小值，所以，对本领域技术人员来说如何建立含储能备用系数的家庭能量管理优化模型从而满足用户用电经济性和可靠性需求是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质，提出了储能备用系数，将该系数应用于储能荷电状态约束中，用以提高储能荷电状态最小值，从而满足用户用电经济性和可靠性需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，具体步骤如下：
建立家庭用电设备控制模型；
根据所述家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；
对所述目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；
获取用户参数，对所述第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。
优选的，所述家庭用电设备控制模型包括可转移用电设备控制模型和可中断用电设备控制模型。
优选的，所述约束条件包括：含储能备用系数的荷电状态约束、有功功率平衡约束、储能充放电功率约束、家庭用电设备控制约束。
优选的，所述可转移用电设备控制模型为：
Figure BDA0003259464860000021
其中：Ps t表示可转移用电设备s在t时段运行功率；Ps N表示可转移用电设备s额定运行功率，单位kW；
Figure BDA0003259464860000032
为0-1决策变量，表示可转移用电设备开关状态，0表示停止工作，1表示开始工作；
Figure BDA0003259464860000033
表示根据用户设定的可转移用电设备s允许工作的起止时间；Hs表示可转移用电设备s的所需用电时长，单位h；λs表示可转移用电设备s工作的延迟时间。
优选的，所述可中断用电设备控制模型为：
Figure BDA0003259464860000034
其中：
Figure BDA0003259464860000035
表示可中断用电设备a在t时段运行功率；
Figure BDA0003259464860000036
表示可中断用电设备a额定运行功率，单位kW；
Figure BDA0003259464860000037
为此类设备0-1决策变量，表示可中断设备的通断，0表示关闭，1表示打开；
Figure BDA0003259464860000038
表示用户设定的可中断用电设备a允许工作的起止时间；Ha表示可转移用电设备a所需用电时长，单位h。
优选的，建立所述目标函数的过程为：
S1、确定t时段用户买电或卖电的电功率：
Pex(t)＝[Pload(t)+PBat(t)]-Ppv(t)；
其中，Pload(t)表示优化后t时段用户所有用电设备的功率；PBat(t)表示t时段储能充放电功率，正代表此时段储能充电，负代表放电；Ppv(t)表示t时段光伏发电输出功率，其中
Figure BDA0003259464860000039
Figure BDA00032594648600000310
表示t时段家庭基础设备的用电功率；
S2、根据所述电功率确定t时段用户用电成本：
Figure BDA00032594648600000311
其中
Figure BDA00032594648600000312
表示用户购电电价；
Figure BDA00032594648600000313
表示用户售电电价，单位元/kWh；
S3、根据所述t时段用户用电成本确定用户一天总用电成本，即所述目标函数：
Figure BDA0003259464860000041
优选的，所述含储能备用系数的荷电状态约束为：
Kt·SOCmin≤SOC(t)≤SOCmax；
其中，Kt为储能备用系数，
Figure BDA0003259464860000042
Figure BDA0003259464860000043
表示t时段家庭基础设备的用电功率，tL表示停电时长，SOC(t)表示t时段荷电状态，SOCmax表示t时段荷电状态最大值，SOCmin表示t时段荷电状态最小值，EBat表示储能额定容量大小，单位kWh；
所述有功功率平衡约束为：Pload(t)+PBat(t)＝Ppv(t)+Pex(t)；
其中，Pload(t)表示优化后t时段用户所有用电设备的功率；PBat(t)表示t时段储能充放电功率，正代表此时段储能充电，负代表放电；Ppv(t)表示t时段光伏发电输出功率，其中
Figure BDA0003259464860000044
Figure BDA0003259464860000045
表示t时段家庭基础设备的用电功率；
所述储能充放电功率约束为：
Figure BDA0003259464860000046
其中，xch(t)表示t时段储能充电状态，xdis(t)表示t时段储能放电状态。
优选的，还包括用电功率缺额，功率缺额越大，用户用电可靠性越低，功率缺额越小，用户用电可靠性越高，停电时用户用电功率缺额公式为：
Figure BDA0003259464860000047
其中，ΔE表示用电功率缺额；tbre表示停电时刻；P(t)表示停电时长内用户计划用电负荷大小，包括基础用电设备和可控用电设备；ηdis表示储能放电效率，E(t)为t时段储能容量，Emin为储能容量下限。
另一方面，提供一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化系统，包括控制模型建立模块、目标函数模块、约束模块、计算处理模块，其中，
所述控制模型建立模块，用于建立家庭用电设备控制模型；
所述目标函数模块，用于根据所述家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；
所述约束模块，用于对所述目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；
所述计算处理模块，用于获取用户参数对所述第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。
最后，提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法的步骤。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种家庭能量管理优化方法、系统及存储介质，提出了储能备用系数，用以改变最低荷电状态，该系数由家庭的基础用电设备功率大小和停电时长设定。将含储能备用系数的储能荷电状态上下限等作为约束，以家庭用电成本最小为目标，求取各时段可控用电设备和储能充放电状态，既可保证在正常供电时降低家庭用电成本，也可在停电时保证用户基本生活用电需求，从而使得用户用电兼具可靠性和一定的经济性；除此之外，还提出了停电时用户用电功率缺额，用于评估所提储能备用系数在保证用户用电可靠性方面的作用，功率缺额越大，用户用电可靠性越低；反正，功率缺额越小，用户用电可靠性越高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的系统结构图；
图3为本发明的可中断用电设备优化运行结果图；
图4为本发明的可转移用电设备的优化结果图；
图5为本发明的储能优化运行结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例1公开了一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，如图1所示，具体步骤如下：
S1、建立家庭用电设备控制模型；
S2、根据家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；
S3、对目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；
S4、获取用户参数，对第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。
进一步的，根据不同家庭用电设备工作特点以及用户对用电设备的用电需求，将其主要分为三类：可转移用电设备、可中断用电设备、基础用电设备。其中前两种属于可控用电设备，第三类属于不可控用电设备，不可控用电设备保障了居民正常生活需求且使用随机性强，在本发明中不参与优化；根据可转移用电设备和可中断用电设备使用过程中工作时段是否可转移、工作时是否可短暂中断等特点，建立两种设备用电模型，即家庭用电设备控制模型包括可转移用电设备控制模型和可中断用电设备控制模型。
可转移用电设备可以在用户提前设定好的时段内工作，工作时间具有可转移性，但是这类设备一旦开始运行，在其开始运行到结束运行的时段内常常表现为不可中断性，直至运行结束；运行期间功率恒定，例如家庭中常见的洗衣机，电饭煲等。根据可转移用电设备以上特点建立可转移用电设备控制模型，如下所示：
Figure BDA0003259464860000071
其中：Ps t表示可转移用电设备s在t时段运行功率；Ps N表示可转移用电设备s额定运行功率，单位kW；
Figure BDA0003259464860000073
为0-1决策变量，表示可转移用电设备开关状态，0表示停止工作，1表示开始工作；
Figure BDA0003259464860000074
表示根据用户设定的可转移用电设备s允许工作的起止时间；Hs表示可转移用电设备s的所需用电时长，单位h；λs表示可转移用电设备s工作的延迟时间。
可中断用电设备通常可以在用户设定的运行时段内，在满足设备最小运行时长的前提下，进行中断，其正常工作时功率恒定，例如家用电动汽车、加湿器等，根据可中断用电设备以上特点，建立了可中断用电设备控制模型为：
Figure BDA0003259464860000081
其中：
Figure BDA0003259464860000082
表示可中断用电设备a在t时段运行功率；Pa N表示可中断用电设备a额定运行功率，单位kW；
Figure BDA0003259464860000083
为此类设备0-1决策变量，表示可中断设备的通断，0表示关闭，1表示打开；
Figure BDA0003259464860000084
表示用户设定的可中断用电设备a允许工作的起止时间；Ha表示可转移用电设备a所需用电时长，单位h。
进一步的，S2中建立目标函数的过程为：
S21、确定t时段用户买电或卖电的电功率：
Pex(t)＝[Pload(t)+PBat(t)]-Ppv(t)；
其中，Pload(t)表示优化后t时段用户所有用电设备的功率；PBat(t)表示t时段储能充放电功率，正代表此时段储能充电，负代表放电；Ppv(t)表示t时段光伏发电输出功率，其中
Figure BDA0003259464860000085
Figure BDA0003259464860000086
表示t时段家庭基础设备的用电功率；
S22、根据所述电功率确定t时段用户用电成本：
Figure BDA0003259464860000087
其中
Figure BDA0003259464860000088
表示用户购电电价；
Figure BDA0003259464860000089
表示用户售电电价，单位元/kWh；
S23、根据所述t时段用户用电成确定用户一天总用电成本，即所述目标函数：
Figure BDA00032594648600000810
现有技术中大多仅关注用户用电的经济性，常常导致储能深度放电，此时电网一旦因极端天气出现停电事故，将影响用户正常生活，因此在本发明中定义了储能备用系数。
为了保障任何时刻一旦发生停电，储能剩余容量都能满足t时段基础用电设备用电需求，则t时段储能容量应满足式(1)：
Figure BDA0003259464860000091
式中Emax、Emin为储能容量上下限；E(t)表示储能t时段容量；Pb t表示t时段用户基础用电设备功率；tL表示停电时长。
由于建立储能模型时，常使用荷电状态来表示当前时段储能剩余容量情况，因此将式(1)转换成储能荷电状态形式，如式(2)所示：
Figure BDA0003259464860000092
最后将式(2)转变为式(3)所示：
Figure BDA0003259464860000093
因此定义出的储能备用系数Kt如式(4)所示：
Figure BDA0003259464860000094
由式(4)可以看出：储能备用系数是考虑停电时用户用电需求而预留的储能备用容量与储能最小剩余容量的比值，计及储能备用后可以提高储能荷电状态下限。
进一步的约束条件包括：含储能备用系数的荷电状态约束、有功功率平衡约束、储能充放电功率约束、家庭用电设备控制约束。
含储能备用系数的荷电状态约束为：
Kt·SOCmin≤SOC(t)≤SOCmax；
其中，Kt为储能备用系数，SOC(t)表示t时段荷电状态，SOCmax表示t时段荷电状态最大值，SOCmin表示t时段荷电状态最小值，EBat表示储能额定容量大小，单位kWh；
有功功率平衡约束为：Pload(t)+PBat(t)＝Ppv(t)+Pex(t)；
其中，Pload(t)表示优化后t时段用户所有用电设备的功率；PBat(t)表示t时段储能充放电功率，正代表此时段储能充电，负代表放电；Ppv(t)表示t时段光伏发电输出功率，其中
Figure BDA0003259464860000101
Figure BDA0003259464860000102
表示t时段家庭基础设备的用电功率；
储能充放电功率约束为：
Figure BDA0003259464860000103
其中，xch(t)表示t时段储能充电状态，xdis(t)表示t时段储能放电状态；
家庭用电设备控制约束，在家庭用电设备和储能优化运行求解过程中需要满足家庭用电设备控制模型。
进一步的，在本发明实施例中为了评估考虑储能备用系数在保障用户用电可靠性方面的作用，引入用电功率缺额评估指标，功率缺额越大，用户用电可靠性越低，功率缺额越小，用户用电可靠性越高，停电时用户用电功率缺额公式为：
Figure BDA0003259464860000104
其中，ΔE表示用电功率缺额；tbre表示停电时刻；P(t)表示停电时长内用户计划用电负荷大小，包括基础用电设备和可控用电设备；ηdis表示储能放电效率，E(t)为t时段储能容量，Emin为储能容量下限。由用电功率缺额公式可知，不同停电时长下用户用电功率缺额由用户总用电负荷与此时储能电池放电功率相减得出。其中储能放电功率通过停电时刻储能剩余可用容量，即E(t)-Emin乘以储能放电效率计算得出。
本发明实施例2公开了一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化系统，如图2所示，包括控制模型建立模块、目标函数模块、约束模块、计算处理模块，其中，
控制模型建立模块，用于建立家庭用电设备控制模型；
目标函数模块，用于根据家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；
约束模块，用于对目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；
计算处理模块，用于获取用户参数对第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。
另外，还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法的步骤。
此外，为了说明本发明方法的可靠性，采用算例进行仿真分析，具体如下：
以湖南省株洲市示范乡村用户夏季日常用电习惯为例设置仿真参数，算例仿真中，设置仿真时长T＝24h、步长Δt＝1h。用户售电电价
Figure BDA0003259464860000111
停电时长取0.5h；储能参数见表1；可中断用电设备、可转移用电设备参数分别参见表2、表3。
表1
Figure BDA0003259464860000112
表2
Figure BDA0003259464860000121
表3
Figure BDA0003259464860000122
可中断用电设备优化运行结果如图3所示，电动汽车被调整到了谷时电价时段充电；用户对空调的使用分别在中午和晚上，中午时段空调工作时间被调整到了平时电价时段，水泵的工作时间被调整到了谷时电价时段，且表现出可中断性；加湿器工作时间则被调整到了允许用电时间中的谷时电价时段。
可转移用电设备的优化结果如图4所示，热水器工作时间被调整到谷时电价时段；扫地机器人(机器人)充电时间、洗衣机以及洗碗机的工作时间都被转移到了谷时电价时段且工作时间连续；电饭煲开启时间则被调整到允许工作时间中的平时电价时段。
储能优化运行结果如图5所示。由图5可以看出，储能通过“低储高放”的方式来降低用户用电成本。
更进一步的，通过用户用电成本对比来说明本实施例优化方法的优越性。
本实施例设置三个场景，分析对比用户用电成本。场景一：设置停电时间为晚上20：:00，停电时长0.5小时；场景二使用优化方法，但不计储能备用系数；场景三不使用优化方法。各场景下用户用电成本如表4所示。
表4
Figure BDA0003259464860000131
场景一相较于场景三的用电成本降低了约36.97％，由此可见，本发明所提优化方法在降低用户用电费用方面的效果。但是对比场景一和场景二，场景一中用户用电成本较场景二有所增加，这是因为场景一考虑了储能备用系数，提高了储能荷电状态下限，进而减小了储能容量的可用空间，导致用户不得不向电网多购电，从而造成用电成本有所偏高，但是经济性降低后，用户的用电可靠性得到了提高。
为了验证储能备用系数的大小与用户用电经济性、可靠性的关系，本实施例设定停电时间为晚上8点，分别取停电时长为0.25h、0.5h、0.75h，计算不同停电时长下，用户的储能备用系数均值、用电成本以及用户用电功率缺额，结果如表5所示。
表5
Figure BDA0003259464860000141
由表可知，随着用户设定停电时间的增长，用户用电成本略有增加，但是由停电造成的用户用电功率缺额在减小，即用电可靠性提升；而且较停电时长为0.25h，停电时长为0.5h和0.75h时用户用电可靠性分别提升了23.7％和26.9％。这是因为，用户设定的停电时长越长，储能备用系数均值越大，优化过程中可利用的储能容量就越小，因此会造成用户用电成本适当增加，但是由于备用容量增加，因此一旦发生停电事故，由此造成的用电功率缺额将会减小。本发明提出了一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，利用该方法不但可降低用户用电成本，而且提高了停电期用户自我应急供电的能力。虽然考虑储能备用系数后，用户用电经济性相较不考虑备用系数时略有下降，但是却极大提高了用户用电可靠性。根据不同用户对自身用电经济性和可靠性的侧重，可通过调节储能备用系数满足用户需求。
本说明书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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
建立家庭用电设备控制模型；
根据所述家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；
对所述目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；
获取用户参数，对所述第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，所述家庭用电设备控制模型包括可转移用电设备控制模型和可中断用电设备控制模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，所述约束条件包括：含储能备用系数的荷电状态约束、有功功率平衡约束、储能充放电功率约束、家庭用电设备控制约束。
4.根据权利要求2所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，所述可转移用电设备控制模型为：
Figure FDA0003259464850000011
其中：
Figure FDA0003259464850000012
表示可转移用电设备s在t时段运行功率；
Figure FDA0003259464850000013
表示可转移用电设备s额定运行功率，单位kW；
Figure FDA0003259464850000014
为0-1决策变量，表示可转移用电设备开关状态，0表示停止工作，1表示开始工作；
Figure FDA0003259464850000015
表示根据用户设定的可转移用电设备s允许工作的起止时间；Hs表示可转移用电设备s的所需用电时长，单位h；λs表示可转移用电设备s工作的延迟时间。
5.根据权利要求4所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，所述可中断用电设备控制模型为：
Figure FDA0003259464850000021
其中：
Figure FDA0003259464850000022
表示可中断用电设备a在t时段运行功率；
Figure FDA0003259464850000023
表示可中断用电设备a额定运行功率，单位kW；
Figure FDA0003259464850000024
为此类设备0-1决策变量，表示可中断设备的通断，0表示关闭，1表示打开；
Figure FDA0003259464850000025
表示用户设定的可中断用电设备a允许工作的起止时间；Ha表示可转移用电设备a所需用电时长，单位h。
6.根据权利要求5所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，建立所述目标函数的过程为：
S1、确定t时段用户买电或卖电的电功率：
Pex(t)＝[Pload(t)+PBat(t)]-Ppv(t)；
其中，Pload(t)表示优化后t时段用户所有用电设备的功率；PBat(t)表示t时段储能充放电功率，正代表此时段储能充电，负代表放电；Ppv(t)表示t时段光伏发电输出功率，其中
Figure FDA0003259464850000026
Figure FDA0003259464850000027
表示t时段家庭基础设备的用电功率；
S2、根据所述电功率确定t时段用户用电成本：
Figure FDA0003259464850000028
其中
Figure FDA0003259464850000029
表示用户购电电价；
Figure FDA00032594648500000210
表示用户售电电价，单位元/kWh；
S3、根据所述t时段用户用电成本确定用户一天总用电成本，即所述目标函数：
Figure FDA0003259464850000031
其中，C1表示用户一天总用电成本，即目标函数，c1(t)为t时段用户用电成本。
7.根据权利要求3所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，所述含储能备用系数的荷电状态约束为：
Kt·SOCmin≤SOC(t)≤SOCmax；
其中，Kt为储能备用系数，
Figure FDA0003259464850000032
Figure FDA0003259464850000033
表示t时段家庭基础设备的用电功率，tL表示停电时长，SOC(t)表示t时段荷电状态，SOCmax表示t时段荷电状态最大值，SOCmin表示t时段荷电状态最小值，EBat表示储能额定容量大小，单位kWh；
所述有功功率平衡约束为：Pload(t)+PBat(t)＝Ppv(t)+Pex(t)；
其中，Pload(t)表示优化后t时段用户所有用电设备的功率；PBat(t)表示t时段储能充放电功率，正代表此时段储能充电，负代表放电；Ppv(t)表示t时段光伏发电输出功率，其中
Figure FDA0003259464850000034
Figure FDA0003259464850000035
表示t时段家庭基础设备的用电功率；
所述储能充放电功率约束为：
Figure FDA0003259464850000036
其中，xch(t)表示t时段储能充电状态，xdis(t)表示t时段储能放电状态。
8.根据权利要求1所述的一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法，其特征在于，还包括用电功率缺额，停电时用户用电功率缺额的公式为：
Figure FDA0003259464850000037
其中，ΔE表示用电功率缺额；tbre表示停电时刻；P(t)表示停电时长内用户计划用电负荷大小，包括基础用电设备和可控用电设备；ηdis表示储能放电效率；E(t)为t时段储能容量，Emin为储能容量下限。
9.一种基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化系统，其特征在于，包括控制模型建立模块、目标函数模块、约束模块、计算处理模块，其中，
所述控制模型建立模块，用于建立家庭用电设备控制模型；
所述目标函数模块，用于根据所述家庭用电设备控制模型，建立以用户用电成本最小为目标的目标函数；
所述约束模块，用于对所述目标函数施加计及储能备用系数的约束条件，得到第一目标函数；
所述计算处理模块，用于获取用户参数对所述第一目标函数进行求解计算，得到各时段储能和可控用电设备的调控结果。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任意一项所述的基于储能备用系数的家庭能量管理系统优化方法的步骤。
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