基于动态家电优先级的智能家电管理控制方案

本文利用需求响应(demand response, DR)技术,在满足用电要求的前提下,针对居民用户提出一种在DR下用于管理高功耗家用电器的智能家居管理控制方案。该方案通过建立家电优先级评价指标,以电价信息、家电传感器信息、断电时间等作为输入量利用模糊控制器对各家电优先级进行合理评估,以动态优先级控制实现DR时段用户功耗低于一定水平并兼顾用户舒适性和用电成本。分析了不同时段、不同家电负荷在改善负荷曲线中的作用,仿真结果验证了所提控制方案在DR时段控制的有效性。     

虚拟家庭负荷生成方法的研究

针对非侵入式家庭负荷监测所需家庭用电设备实时运行数据难以获取的问题,分析不同家庭家电配置差异及使用习惯特性,提出虚拟家庭负荷生成方法。首先,采用多项式负荷模型生成家电负荷波形。其次,融合不同代际结构家庭家电配置和家电运行习惯特点,基于蒙特卡洛仿真生成计及家庭成员年龄、数量、身份用电关联的家庭用电时间分布。最后,虚拟生成4类典型的家庭日用电负荷曲线。研究结果表明,该方法虚拟生成的家庭用电负荷波形与实测波形的功率平均相对误差小,可生成最接近实际情况的虚拟家庭负荷波形,另外家庭用户关联性用电生成了大范围覆盖的低     

含风/光/抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置

利用可再生能源的微网是解决小型海岛供能问题的一种理想方案,但是高昂的投资成本阻碍了它的应用。为此,针对地理条件允许的海岛,使用微型抽水蓄能系统储能,同时以负荷响应参与度标度居民的负荷响应参与意愿,并将可时移电器视为能源资源参与微网的配置优化,提出了考虑负荷响应的含风/光/抽水蓄能的海岛微网优化配置模型,并利用粒子群算法对微网中主要设备的数量或容量进行优化。算例验证了所提方法的有效性,家用可时移电器的负荷响应及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外还对负荷总量、可时移电器功率,以及抽水蓄能系统水头高度对配置成本的影响进行了敏感度分析。     

基于CNN的产消群需求响应滚动优化策略

随着分布式光伏的普及,具有负荷电源双重属性的产消者大量出现.在电力现货市场的环境下,首先,基于Stackelberg模型分析产消者以及售电商在价格型需求响应中的决策机理,提出基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的产消群决策行为预测模型,实现对产消群负荷调整及反弹量的精准...     

基于无线技术的智能家居能耗管理平台研究

供电企业的用电信息采集系统,仅能对单个或多个用户总用电量进行采集、统计和分析,无法对用户内部各种用电设备能耗情况进行分类采集、控制和分析。文章将用电信息采集系统与家居设备用能管理系统结合起来,实现智能家居设备远程控制,并对各类用电设备用电量进行采集,全面量化家居设备用电或多个家庭同一类电器设备用电情况,帮助客户有效利用峰谷时段电价差值,引导客户智能用电,实现能耗数据的分析与共享,达到绿色节能。通过研究不同无线组网特点,推荐以Zigbee技术组网,Zigbee具有安装简单、成本低、传输速率高、运行稳定、智能化程度高等特点,能够有效解决居民住宅用电的智能化控制与能耗管理问题。     

融合分时电价的居民可控负荷优先级控制策略

在智能电网背景下,智能终端及智能家电大规模普及导致家庭用电量大幅增加,为应对电力负荷高峰逐年攀升,缓解电力供应趋紧的压力,合理利用用户侧大量可控负荷资源参与需求响应对电网的运行和发展有重要意义.提出基于智能家庭能量管理系统的融合分时电价的居民可控负荷优先级控制策略,对家庭中多类可控负荷(空调、热水器、电动汽车、洗衣机、...     

考虑空调参数识别的家居设备建模与优化

随着电网的发展,发电跟踪负荷变化的运行模式面临挑战。信息技术提高居民负荷的响应能力,自动需求响应成为可能。首先,介绍家庭能源管理系统(HEMS)的结构和优化目标。然后对家居电器设备分类和建模,得到各类设备运行约束条件。考虑到空调负荷调节能力大,常用的等效参数模型(ETP)热参数难以获取影响应用,通过回归历史数据识别空调参数。HEMS通过求解混合整数线性规划,可以在实时电价下实现对家居设备的优化调度。最后,通过算例仿真验证空调参数识别的效果,利用优化用电设备实现居民负荷自动需求响应。     

计及需求响应与动态气潮流的电-气综合能源系统优化调度

文中提出了一种考虑需求侧负荷响应及动态天然气潮流的电—气综合能源系统优化调度新模型。一方面,该模型融入能源需求响应以优化次日的电、气负荷曲线,发挥不同能源间的互补共济作用,提升系统运行效率。引入价格型和替代型两类响应对需求侧响应进行精细化描述,前者表现价格引导的同类能源需求在不同时间点间的转移作用,后者表现不同能源需求在同时间点上的互补替代效应。另一方面,该模型考虑复杂动态天然气潮流方程以描述系统运行状态。为求解此强非凸非线性模型,将原问题松弛为可直接求解的二阶锥凸优化问题,并采用连续锥优化方法保证松弛的严格性。仿真结果表明,需求响应的引入可提升综合能源系统运行的经济性。与稳态天然气潮流相比,动态天然气潮流可更准确地反映天然气系统的动态发展过程。     

基于区块链的配电网能效自动化管理方法

随着可再生能源的发展和分布式电源的推广,电网需求侧能效管理工作将逐步由集中式优化调度计算转向分布式计算。物联网技术和区块链技术的进步将为实现能效管理系统的分布式系统提供技术基础。本文提出了一种基于物联网智能电表和微电网的多用户分布式能效管理系统,并通过提出的非合作博弈论模型对家用电设备进行调度计算,成功实现了降低用户家庭电费支出和整个社区微电网能耗总成本的目标。用户可在家庭的分布式能源、社区微电网以及公用电网三种中择优选择购电,并在博弈中优化自己的日常家电使用策略,使得市场所有用户都可将能源消耗成本降至最低,实现纳什平衡。在此基础上,该模型运用区块链技术为参与者之间提供可靠的、安全的、私密的通信媒介,实现用户家电设备的智能监控并通过智能合约对用电量进行计费。算例分析结果表明,该方法能最大限度地降低能耗总成本和各用户能耗成本。     

基于非侵入式负荷监测的家庭智慧用能管理研究

随着多能源网络的融合和能源互联网技术的快速发展,家庭用能管理在解决各个能源网络节点供需问题上扮演着重要的角色。现有的大多数家庭用能管理针对已知用电负荷进行优化,未考虑用电设备类型的多样化和用电设备突增的情形。基于非侵入式负荷监测（Noninvasive Load Monitoring,NILM）算法可以有效获取家庭用电负荷、规律和用电信息,为家庭智慧用能管理提供数据支撑。文中以家庭用电成本、温度、时间、舒适度为目标函数建立家庭智慧用能多目标优化模型,对可控负荷、电动汽车、储能系统进行分析建立数学模型,利用粒子群算法对模型进行求解。仿真结果表明,基于NILM监测算法,考虑用电成本和舒适度家庭用电成本降低至72.5%;当用户可控用电负荷增加时,NILM算法可以实时更新控制策略降低用户用电成本;对不同用户进行多次计算,净成本和计算时间波动较小,证明了算法的合理性、可靠性。     

基于需求响应的居民可控能效负荷优化

为解决居民生活用电需求不断增加,居民生活用电方式不合理造成能源浪费越来越严重的问题,从居民用户的可控能效负荷入手,对典型可控能效负荷空调、热水器和照明负荷进行分析,建立负荷能耗数学模型,根据其运行特性,结合居民用户用电习惯和分时电价,制定居民可控能效负荷优化策略;建立以居民用户用电成本和用电满意度为目标的优化模型。为提高和声搜索算法的求解速度与计算精度,对其参数进行动态调整,并与差分进化算法进行融合,应用于可控能效负荷的优化求解。算例结果表明了改进算法具有较好的收敛性和较高的准确性,验证了居民可控能效负荷优化策略的可行性,实现了从需求响应的角度对可控能效负荷进行优化管理的思想。     

分时电价下居民用户用电需求响应估计方法

在组织需求侧资源参与需求响应(DR)的过程中，除了应关注已参加DR的存量资源的管理，还应考虑如何实现对未参加DR的潜在增量用户的潜力分析。针对基于价格的需求响应(PBDR)，关注给定价格下用户响应量估计的关键环节，通过支持向量机回归模型，建立未参加和参加PBDR用户间用电规律的相似性，解决了DR事件起始和持续时间不固定、未参加PBDR用户自身的历史用电信息无法反映其DR特性等难题，实现在假设施加价格信号下，对未参加PBDR用户的用电响应情况及需求弹性的量化估计。基于伦敦地区智能电表实际数据进行实验以验证所提方法的优越性，结果表明所提方法的估计效果优于基于相似日的方法，可为用户筛选提供一定依据。     

计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度

为了解耦冷热电联供(combined cool,heat and power system,CCHP)机组“以热定电”的运行约束,提高风电消纳能力,降低社会碳排放,提出了计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度模型。源侧利用冷、热、电、氢4种储能装置,打破CCHP机组热电耦合约束;荷侧引入电价型需求响应改变用户用电行为,通过优化各机组出力与电负荷曲线,增加风机出力。该模型以系统日运行成本最低为目标,引入弃风惩罚成本增加风电消纳,综合功率平衡等约束,调用Gurobi求解器进行优化求解。对不同场景下能量枢纽的优化结果进行分析,并计算燃油汽车的碳排放量以量化氢燃料电池汽车节约的社会碳排放。结果表明:在电价型需求响应策略下,考虑CCHP与含氢储能的能量枢纽系统在增加风电消纳能力的同时降低了系统的日运行总成本,减少了社会碳排放。     

基于设备用电特征的居民电力需求价格弹性评估

能源互联网建设可实现居民用电设备的状态感知,为需求价格弹性的评估提供全新的数据支持。以此为前提,提出一种基于设备用电特征的居民电力需求价格弹性评估方法。首先,根据需求价格弹性的定义,分析居民用电设备的使用特征与自弹性、交叉弹性的关联性,揭示用电设备可调整性对居民用户电价响应行为的客观约束。其次,针对居民用户因数量庞大且主观响应意愿存在差异而导致的设备用电调整不确定性,结合与用电特征关联的设备可调整性分类,构建基于设备用电调整模糊推理的居民电价响应行为分析模型。最后,将响应结果对应到需求价格弹性矩阵计算,完成居民电力需求价格弹性评估。算例分析验证了所提的方法的合理性与有效性。     

计及源荷双边性能指标的市场交易模型

高比例可再生能源电网内,为促进优质可控电源与可控负荷的发展,提高系统供需平衡的调节能力,考虑电源和负荷响应性能进行电力市场交易模式设计。在电源侧引入机组的调节性能指标;在负荷侧设置负荷聚合商参与市场的场景,并考虑负荷响应偏差的随机性进而提出负荷响应性能指标,以区分不同响应特性带来的运行成本差异。为合理协调计及性能指标的源荷双边资源,设计了两阶段的差异化出清机制。以系统总运行成本最小化为目标,构建有负荷聚合商参与的日前市场出清模型。通过算例结果表明,计及源荷双边性能指标的交易模型,可以引导资源的优化配置,降低市场的风险和损失。     

不同代际关系家庭的家电配置偏好度研究

家电配置偏好度的研究是对居民用户设计有效需求侧管理措施的基础。针对目前相关研究只考虑家电类型配置而忽略同种家电不同功率档位配置的问题,首先采用基于密度的DBSCAN(Density-based spatial clustering of applications with noise)聚类法对常用大功率电器实施功率聚类分档;进而根据各种代际类型家庭占比、各档位家电市场份额的统计信息建立最优化模型,对各类家庭对各家电档位的偏好度实施拟合分析;最后通过分枝、剪枝过程获得各类家庭常见家电配置方案及其偏好度。算例分析表明,所提方法能有效筛选出各类家庭的常见家电功率档位配置方案,且偏好度分析结果符合不同代际类型家庭在人口、居住面积上的特点。     

考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度

在能源互联网迅速发展的背景下,综合能源系统多能耦合互补特性为需求侧参与系统调度提供了更大的优化空间,如何建立切实有效的多能源、多类型需求响应模型对提升系统运行性能具有重要意义。为此,建立了考虑激励型、替代型和基于实时定价机制的价格型多能源、多类型需求响应精细化模型,在此基础上,以电、气、热、冷多能耦合园区系统为研究对象,考虑系统运行、需求响应、用户用能满意度等约束条件,提出了考虑综合需求响应的综合能源系统多能协同优化调度策略。算例分析结果表明所提优化策略能够充分挖掘需求侧资源的调节潜力,在促进能源供需平衡的同时实现了系统多能协同互补与经济运行。     

智能家居电能计量和控制系统设计

提出了智能家居电能计量和家电控制系统的设计方案。该方案采用RS-485总线为通信方式,对家电的耗电量进行采集,并把电量传入家庭网关进行数据处理和显示。详细阐述了系统总体设计框架、各模块电路硬件以及软件设计流程。该方案实现了家庭和大功率家电的电量采集,并能通过家庭网关进行电量显示和家电控制。     

智能居民住宅负荷控制策略下的经济调度

伴随着智能用电技术的提出与推广,居民住宅中传统煤、油、气、汽设备逐渐被电力设备取代,居民住宅用户参与需求侧响应计划的主观意愿与客观要求均越来越强。通过对居民住宅用户用电行为的模拟与分析,研究基于智能家电的居民住宅需求响应原理,提出智能居民住宅用户负荷控制策略(SHM),为居民住宅用户广泛参与需求响应计划提供可行方案,以提高居民家庭用电经济性,提高能源利用效率,促进配电网稳定,实现供用电双方互利共赢。     

考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应模型

针对天然气压力能利用模式单一及调压站冷能利用困难导致的能源利用率低等问题,提出天然气高压管网压力能发电和冷能综合利用集成方案,并针对调压站地理特性及各能源供给波动性导致的能源供应不稳定等问题,构建了天然气压力能与电、气、冷、热等多种能源相结合的微型综合能源网架构,实现其多能耦合互补;同时,通过价格型和激励型2类响应建立气-电综合需求响应模型,前者基于价格弹性矩阵建立气负荷和电负荷的需求响应模型,后者通过补贴激励的方式对天然气管网进行调峰。综合考虑该微型综合能源网的能耗成本、运维成本、环境成本及需求响应,构建考虑天然气压力能综合利用的微能网气-电需求响应优化调度模型,计算分析了不同场景下微能网电-气-冷能的优化调度结果,对所提出的集成方案及气-电需求响应模型的可行性与有效性进行了验证。