[摘 要]近几年来，经济社会不断发展，人们生活水平不断提升，居民的用电时间比较集中，且已经发展成为电力峰荷最主要的构成部分，与此同时，智能电网科技发展，需求侧的响应将作为电力供需矛盾缓解最关键的有效途径。本文以智能社区为背景，论述了智能社区综合能源优化模式。

[关键词]智能化；社区；综合能源；优化管理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.099

[中图分类号]TK01+8 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-0-02

随着生活水平的不断提升，人们对于智能化、舒适型、快捷式居住环境的需求越来越高，智能社区在这种背景下应运而生，在这其中智能电网的发展使智能社区的终端能源逐步得到了广泛应用。智能社区旨在支持储能系统和清洁能源，支持能源的循环和阶梯利用，引导用户对能源结构进行优化，提高能源的利用效率，实现节能减排的目的。

1 智能社区两阶段优化模式

智能社区包含功能侧、用能侧两部分的内容，供能侧主要采用的是CCHP与电网联合实现供能的方式，用能侧则要考虑到基于直接负荷控制需求侧的响应。社区用户能够选择电网供能或CCHP供能。选择了电网供能的用户，其按照分时的电价进行电网购电，选择CCHP系统供能的用户，则是向物业公司进行冷热电价格的费用缴纳。

智能社区两阶段优化模式的具体流程，如图1所示。

在第一个阶段中，物业公司结合负荷的预测以及光伏的出力，实现净收益的最大化，对未来24小时的CCHP系统各个部分出力情况进行优化；在第二个阶段中，HEMS结合CCHP系统的启停情况和出力情况进行分时电价的信息获取，用户费用最小化是优化的目标，确保未来24小时内的居家电负荷工作时间。通过两阶段优化的模式，能够实现供能侧与用能侧的能源高效管理与利用，实现物业公司和社区用户双赢。

2 社区CCHP系统日前优化

社区智能CCHP系统是由蓄电池、燃气轮机、光伏电池、燃气锅炉、制冷装置构成的，其主要的系统结构如图2所示。

2.1 CCHP的系统模型

智能社区CCHP系统的内部由各种单元模型组成，包括蓄电池、燃气轮机、制冷机、燃气锅炉等，其功能模型如下。

2.1.1 微型燃气轮机模型

微型燃气轮机模型如下：

模型中：Pmt是微型燃气轮机输出电功率；Qmt为回收后的热效率；ηmt为微型燃气轮机的发电效率；ηloss为能量损耗率；Vmt为燃气轮机的每小时天然气消耗量；Hng为天然气的理论热值。

2.1.2 蓄电池模型

蓄电池模型如下：

模型中：Ptch、Ptdisch为蓄电池在t时刻充放电的功率；Pmaxch、Pmaxdisch为蓄电池的充放电上限功率；Utch、Utdisch为蓄电池充放电的状态变量；Wt是蓄电池在t时刻的储能；Wmax、Wmin是蓄电池的储能上限和下限；μ、ηch、ηdisch分别为蓄电池自身能量的损耗率、充放电的效率，∆t为时间间隔，其中∆t=1h。

2.1.3 制冷机模型

制冷机模型如下：

模型中：Qac、Pec分别为吸收式制冷机的输入热功率以及电制冷机输入电功率；Cac、Cec分别为吸收式制冷机、电制冷机输出冷功率；COPac、COPec分别是吸收式制冷机以及电制冷机的系数。

2.1.4 燃气锅炉模型

燃气锅炉模型如下：

模型中：Qb是燃气锅炉的输出热功率；Vb是燃气锅炉1小时消耗天然气的数量，ηb是锅炉的发热效率。

2.2 目标函数和约束条件

2.2.1 目标函数

第一阶段是实现对物业公司净利润最大化的CCHP日前优化目标，物业公司净收益主要包含用户售冷热联动电能的收入和CCHP系统运行成本的分析，目标函数如下。

（7）式中：Cpro表示物业公司净收益，Cinc表示物业公司用户售冷热电收入Ccost表示CCHP运行成本，包含燃料费用额购电费用，Ccchp，n表示第N户家庭对物业公司购买冷热电总体费用，N表示用户的数量。

2.2.2 约束条件

智能社区的CCHP系统在运行的过程中，其约束条件主要包括冷热电功率的平衡约束以及设备运行过程中的上下限约束。

功率平衡约束：

3 负荷控制模型

3.1 负荷分类

家居负荷的类型众多，负荷在控制的过程中需要充分考虑到不同工作的特性，采取对应的控制战略。结合工作的时间弹性，本文将家居的用电负荷分为以下两大类。

3.1.1 刚性负荷

刚性负荷没有时间弹性，用户一旦发生了需求，就会得到无条件的供应。这类负荷能够在通常情况下满足用户最基本的生活需求，所以刚性需求不参与到需求侧的响应。刚性负荷通常包含基础照明、电视机、电冰箱以及计算机等。

3.1.2 柔性负荷

柔性负荷有一定程度的时间弹性，用户在最舒适的范围内，负荷通常是可控的。柔性负荷还可以细分成不可中断的负荷和可中断的负荷；不可中断的负荷如果开始了就不能停止，一直到满足工作的时长后才能算作工作结束，这种类型负荷主要涉及洗碗机、电饭煲、洗衣机等。可中断的负荷在被允许的工作时间段内，能随意开始和停止，但同时也需要满足总体的时长，柔性负荷包括电动汽车、空调、地面清洁机器人以及衣物烘干机等。

4 结 语

本文对智能社区两阶段优化模式进行简要分析，并对CCHP的系统模型和相关目标函数、约束条件进行简要研究，以期为同行业的发展提供有意义的参考。

主要参考文献

[1]王珺，顾伟，张成龙，等.智能社区综合能源优化管理研究[J].电力系统保护与控制，2017（1）.

[2]樊飞龙，邰能灵，郑晓冬，李国栋，陈培育，戴晨松.基于前推回代优化算法的社区能源网络有功实时调配策略[J].中国电机工程学报，2017（14）.

[3]王康琪.智能電网环境中基于动态价格的需求响应策略[D].合肥：中国科学技术大学，2014.