家庭智能用电优化策略及管理系统研究

摘要

智能用电是智能电网的重要环节之一，对解决环境污染、资源紧缺等问题有着重要作用。家庭智能用电管理系统是智能用电在居民用户侧的延伸，本文研究智能用电环境下的家庭用电管理系统，通过优化控制策略合理调整家庭用电设备的使用，从而达到节约能源、减少用户电费支出、削减和转移负荷的目的。
　　由于目前绝大多数居民用户均采用分时电价的计费方式，因而本文首先基于分时电价提出了家庭用电设备优化策略，以在满足用户舒适度的同时减少用电费用为目标，并利用人工蜂群遗传算法对优化模型进行了求解，仿真结果验证了该优化策略的有效性。
　　由于分时电价的计费方式存在一定的缺陷，可能会造成峰谷倒置的现象。而能够反映供需变化的实时电价是未来电网的发展趋势，因而本文又基于实时电价提出了家庭智能用电的通用优化策略，在达到用户满意度要求前提下，实现减少用电费用的目标，该优化策略避免了在最低的价格区间内形成新的用电高峰。通过对单一用户和多用户的算例仿真验证了该优化策略的有效性。
　　最后，为了实现本文提出的家庭智能用电优化策略，本文基于高级量测体系和需求响应理论对家庭智能用电管理系统的总体架构、功能架构以及网络架构进行了方案设计，包括系统的用电终端硬件架构设计，系统的软件架构设计以及用电监控终端的人机交互界面设计，实现了电价查询、用电查询、参数设置、远程遥控、用电策略管理、安全设置等功能。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 智能用电技术研究现状

1．2．2 需求响应及家庭智能用电技术研究现状

1．2．3 智能用电优化算法研究现状

1．3 家庭智能用电研究基础

1．3．1 家庭用电设备分类

1．3．2 高级量测体系(AMI)

1．4 论文主要研究内容

第2章 基于分时电价的家庭智能用电优化策略

2．1 优化前提

2．2 几种用电优化目标下的用电优化模型

2．3 求解算法

2．3．1 基本遗传算法

2．3．2 人工蜂群遗传算法

2．4 算例分析

2．4．1 算例设置

2．4．2 优化结果分析

2．5 本章小结

第3章 基于实时电价的家庭智能用电通用优化策略

3．1 家庭用电设备通用控制模型

3．1．1 刚性延迟用电设备

3．1．2 柔性延迟用电设备

3．1．3 温控用电设备

3．1．4 可中断用电设备

3．1．5 不可控用电设备

3．2 家庭智能用电优化策略

3．2．1 优化策略

3．2．2 优化目标函数

3．3 算例分析

3．3．1 算例设置

3．3．2 响应日前信号

3．3．3 响应更新信号

3．3．4 单一家庭用户算例分析

3．3．5 多个家庭用户算例分析

3．4 本章小结

第4章 家庭智能用电管理系统方案设计

4．1 系统总体架构

4．2 系统功能架构

4．3 系统网络架构

4．4 用电终端硬件架构设计

4．4．1 网络模块

4．4．2 微处理器MCU

4．4．3 继电器模块

4．4．4 电能采集模块

4．5 系统软件架构设计

4．6 人机交互界面设计

4．6．1 Socket技术在家庭用电管理系统中的应用

4．6．2 用电监控终端的人机交互界面

4．7 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 主要工作与结论

5．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和研究成果

致谢