技术摘要：
本发明公开了一种基于社区集群和集中式储能的家庭需求侧响应方法，其特征是方法包括以下步骤：S1：采集家庭数据、电网数据和电价数据；S2：通过家庭电器使用情况建立可以计算各个家庭可响应负荷的家庭实时可响应负荷函数；S3：按照家庭实时可响应函数计算家庭可响应负  全部
背景技术：
电力需求响应，简称需求响应(Demand  Response,DR)，是指当电力市场中电价升  高，或出现意外情况导致系统有失稳的可能时，供电方将发出减少负荷的信号，导致用户改  变其用电习惯，从而转移或削减某段时间的电力负荷，以响应电力供应，保障电网稳定的短  期行为。传统的电力需求响应主要研究对象是工业或商业用户，对居民的家庭用电较少关  注。然而研究表明，居民用电占总用电的比例较高，居各类用电的第二位，因此，挖掘居民  家庭用电的需求响应潜力十分有必要。 目前，家庭需求侧响应方法的研究主要集中在通过设计单个家庭的能源管理系 统，  实现电网侧和用户侧的双向互动。然而，单一家庭参与需求响应可能会存在以下问题： 第  一，负荷总量较小，波动较大，响应效果有限；第二，家庭成员对于用能体验的要求较高，  响应补贴对其吸引力较小，难以激发积极性。此外，目前试点城市所使用的需求响应方法忽  视了不同家庭、不同电器的差异性，可能造成用户的用能体验极大降低。为此，有必要提出  一种基于社区集群和集中式储能的家庭需求侧响应方法，在充分挖掘居民家庭用电的需求 响  应潜力的同时，保护用户的用能体验。 中国专利公开号CN104216358A，公开日2014年12月17日，发明创造的名称为一  种 基于两级能量管理的智能社区低碳能源管理系统，该申请案包括终端设备层、监控层、楼  宇能量管理层和社区能量管理层。终端设备层负责对各专业子系统现场运行数据的采集， 并  上传给上层的监控系统；监控层主要完成对采集数据的汇集、运行状态监视和控制，并 响应  上层能量管理系统的控制策略，完成对设备的控制；楼宇能量管理层完成楼宇内设备 及社区  公共设施的用能数据的分析及应用，从整个楼宇的角度实现楼宇的能量优化功能； 社区能量  管理层完成社区内设备的用能分析和能量优化等高级应用功能。该申请案不能 通过对社区中 的各个家庭的用电电器进行精准控制，从而对电网的负荷进行控制，保障电 网安全稳定运 行。
技术实现要素：
本发明是为了克服现有技术的社区中的各个家庭的富余可削减的用电负荷不能 参与 电网调配的问题，提供一种社区中的各个家庭的富余可削减的用电负荷能参与电网 调配的基  于社区集群和集中式储能的家庭需求侧响应方法。 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于社区集群和集中式储能的家庭 需求侧 响应方法，其特征是方法包括以下步骤： S1：采集家庭数据、电网数据和电价数据； 5 CN 111585272 A 说　明　书 2/12 页 S2：通过家庭电器使用情况建立可以计算各个家庭可响应负荷的家庭实时可响应负荷 函数； S3：按照家庭实时可响应函数计算家庭可响应负荷，将电网需求响应任务按照家庭可 响应负  荷分配到家庭； S4：各个家庭接到响应任务后，由家庭电器上安装的智能开关有选择的关闭家庭电器 的使  用。将各个家庭的富余可削减的用电负荷能参与电网调配，使得电网运行更加稳定， 在电网 需要进行削峰的时候将利用本发明所述方法进行削峰，可以挖掘削峰的潜力，使得 削峰的选 择更多，为电网削峰调配提供一个新的方法。 作为优选，所述步骤S1的具体过程为：采集家庭电器的功率、优先级和使用时段，  采集家庭意愿度，采集电网下发的需求响应削减量和响应时间，采集电网电价、储能电价和  分时计价下的电网峰谷电价。。 作为优选，所述家庭意愿度是由各个家庭设置并上传，允许各个家庭修改家庭意 愿  度，家庭意愿度取值为0到1之间。。 作为优选，所述步骤S2包括以下步骤： S21：将家庭电器分为连续工作电器和非连续工作电器； S22：设实时可响应容量为Ptot，则Ptot可表示为： 式中：αi代表对应电器输出功率的可削减比例；Pi代表对应电器的输出功率，n为家庭 参与 响应任务的电器数量。 S23：连续工作电器按照家庭意愿度分配削减比例，根据连续电器的消减比例确定 连 续工作电器的可响应负荷函数； S24：设置非连续工作电器的工作模式，按照用户选择的模式确定非连续工作电器的工 作状  态。实时可响应负荷函数指的是一天中任意时刻家庭的负荷可削减量，由于家庭需求 侧响应 的自身特点，计算时需要综合考虑各家用电器的特性以及家庭意愿度。家庭意愿度 是与家庭  类型有关的一个经验常数。一般可以根据耗能高低将社区家庭分为三类：低耗能 家庭、中耗 能家庭和高耗能家庭。响应意愿较弱的家庭中，低耗能家庭和高耗能家庭较多， 而中耗能家  庭则较少。 作为优选，所述步骤S23具体过程为：连续工作电器按照家庭意愿度分配削减比例  为：α＝τ×β，式中：τ为各个电器耐受度，允许各个家庭根据需要进行修改，β为家庭  意愿 度。。 作为优选，所述步骤S24包括以下步骤： S241：设置非连续工作电器的工作模式为正常模式和响应负荷模式，正常模式为电器 正常  工作，响应工作模式是在电器进入响应工作模式后将电器输出功率的可削减比例设 为零； S242：各个家庭为家庭里各个非连续工作电器选择工作模式。。 作为优选，所述步骤S3的具体过程为：按照家庭实时可响应函数计算家庭可响应 负  荷，以社区为单位统计社区内可响应负荷总量，将电网需求响应任务分配到社区，T时刻  电网为某社区分配任务qk,T的公式如下： 6 CN 111585272 A 说　明　书 3/12 页 式中：Ct为根据某户居民过去n天的用能习惯，预测在未来预期时间内的可响应负荷， 单位  为kW；Cm,t为某户居民第m天24小时内的可响应负荷，单位为kW；Wt为N个社区的  M*N户 居民在24小时内总的可响应负荷，单位为kW；Ci,j,t为第j个社区第i个用户的24  小时内的可 响应负荷；Q为总的响应任务，单位为kW；λ为响应裕度，防止响应完成率过  低；WT为任务发 布时刻T时居民侧的可响应负荷，单位为kW；qk ,T为在T时刻分配给第k  个社区的响应任务， 单位为kW。基于分层思想，以家庭所属的社区为单位参与需求响应， 电网侧无需考虑居民 家庭的具体细节，只需统筹规划，为社区分配任务即可，之后社区再将  任务分配给社区内 的各个居民家庭，各家庭再根据具体方法削减负荷。 作为优选，所述步骤S4的具体过程为：T时刻第k个社区为第j个家庭分配任务q′j,T 的公式如下： 式中：q′j,T为T时刻社区为第j个家庭分配的负荷削减量，单位为kW；Cj,T为T时刻第j个  家庭的可响应负荷，单位为kW；Ci ,k ,T为T时刻第k个社区第i个家庭的可响应负荷，单位  为 kW。 T时刻第j个家庭执行任务的公式如下： 式中：q″为该户家庭已削减的负荷，单位为kW；Ln为家电优先级，各个家庭的家电优先 级 由各个家庭设置，并允许各个家庭修改，按优先级由低到高依次削减功率，直至任务完 成；  为第Ln优先级的电器的可削减功率； 为第Ln优先级的电器开关函数，其值 7 CN 111585272 A 说　明　书 4/12 页 为1  代表该电器参与削减任务，当该户家庭的第Ln优先级的电器的可削减功率大于0且仍 未完成 响应任务时，取值为1，否则取值为0。 若某家庭分配的削减负荷大于该家庭的可削减负荷量，则该家庭利用设置在社区 的  储能站进行供能，以辅助完成削减负荷任务，储能站对该家庭进行供能的量为分配的削 减负  荷减去该家庭的可削减负荷量的负荷量，家庭利用储能点进行供电的判定公式如下： 式中： 为储能点供电的开关函数，其值为1代表利用储能点供电；q″t为未启用集 中 式储能点供能时该家庭总的可削减负荷量，单位为kW。社区收到电网分配的需求响应任 务  后，社区控制中心根据各家庭任务下发时刻的实时可响应负荷函数分别为每户分配任 务。家  庭削减负荷时，按优先级从低到高关闭电器或降低电器的消耗。同时，当任务量过大 时，家  庭从社区的集中式储能点认购一定量的能源储备，避免因负荷削减而造成用能体验 降低。 因此，本发明具有如下有益效果：(1)将家庭按社区进行集群化管理，利用规模化  克服需求响应时单一家庭负荷总量较小，波动较大的缺点，同时由于从众心理和响应范围 广  泛，基于社区的需求响应方法可以对家庭用户形成较强的激励作用； (2)考虑了不同家庭的实时可响应负荷函数以及家用电器的优先级，能兼顾需求响应 任务  完成率和用户体验； (3)利用社区集中式储能，当整体任务完成率均较低的时刻，可以选择储能点供电从而 提  高削减比例，另外，对于响应任务导致用户体验大幅下降的时刻，利用储能点供电可以 提高 其用能体验。 附图说明 图1是本发明的一种家庭一的实时可响应负荷曲线 图2是本发明的一种三户家庭在对比方法一下的总削减功率 图3是本发明的一种三户家庭在对比方法二下的总削减功率 图4是本发明中一种三户家庭在本发明方法下的总削减功率