A hybrid heuristic-reinforcement learning-based real-time control model for residential behind-the-meter PV-battery systems

强化学习 电池(电) 启发式 马尔可夫决策过程 水准点(测量) 计算机科学 光伏系统 数学优化 马尔可夫过程 工程类 功率(物理) 人工智能 物理 量子力学 电气工程 统计 数学 大地测量学 地理
作者
Mostafa Rezaeimozafar,Maeve Duffy,Rory F.D. Monaghan,Enda Barrett
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier]
卷期号:355: 122244-122244
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2023.122244
摘要

The behind-the-meter (BTM) energy management problem has recently attracted a lot of attention due to the increase in the number of residential photovoltaic (PV)-battery energy storage systems (BESSs). In this work, the use of deep reinforcement learning (DRL) combined with a novel heuristic model for real-time control of home batteries is investigated. The control problem is formulated as a finite Markov Decision Process with discrete time steps, where a proximal policy optimization (PPO) algorithm is employed to train the DRL agent with discrete action space. The agent is trained using real-world measured data to learn the policy for sequential charge/discharge tasks, aiming to minimize daily electricity costs. The battery power is calculated using an innovative heuristic model considering the agent's decision and the battery's available capacity, ensuring demand-supply balance through PV self-consumption and load demand shifting. The performance of the model is evaluated by comparing it to four RL agents and two benchmark models based on rule-based and scenario-based stochastic optimization strategies. The results confirm that the presented model outperforms its counterparts, offering €80.38 savings on electricity bills over 46 days of the test data set. This figure exceeds the savings of the rule-based and stochastic models by €15.64 and €19.38, respectively.

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