面向智能用电的家庭能量协同调度策略

针对用户侧分布式能源渗透率不断提高的发展趋势,提出一种包含光伏及储能设备的家庭能量协同调度策略。首先建立了家庭能量管理系统中的分布式电源模型和负荷模型,并提出了基于日前光伏出力预测和家庭负荷预测的家庭能量协同调度模型。然后,在满足用户舒适度约束的条件上,以家庭能源最大盈利为目标,采用二进制粒子群算法求解每日家庭最优用电计划,提高了可再生能源的利用率并做到光伏发电的最大就地消纳。最后,通过算例仿真比较不同用电模式下的用户收益,验证了模型的有效性。     

提高光伏并网渗透能力的电价激励负荷转移策略研究

提出一种计及光伏出力的实时电价激励机制以实现负荷转移、提高光伏并网渗透率。根据光伏发电曲线和需求响应特性建立了反映光伏出力的实时电价模型和用户的电价响应模型。结合实时电价和用户响应模型构建了负荷转移的实现方法和流程,从而鼓励用户主动将可转移负荷向光伏出力大的时段转移,提高光伏出力时段的净负荷值。算例表明所提方法能够有效削弱光伏出力波动性对电网的不利影响,提高电网接纳光伏发电的能力。     

智能电网下电力需求侧管理应用

研究了智能电网对电力需求侧管理(PDSM)的促进作用,建立了智能电网环境下的PDSM模型。一方面,模型中通过实时销售电价动态调整负荷需求,将发电侧统一出清的上网电价融入到实时销售电价模型中,同时为保证供电方有合理的利润,对实时电价进行了修正。另一方面,提出了紧急情况下利用智能设备削减负荷的具体操作方法,建立了智能设备控制技术模型,同时大规模接入分布式储能装置作为系统的备用容量,分析了分布式储能装置控制技术模型与智能设备控制技术模型的异同。基于MATLAB仿真技术,采用IEEE 30节点系统作为算例,仿真验证了所建PDSM模型的可行性。算例结果表明,通过实时电价的调整可将日负荷率提高2.788%,在紧急情况下利用智能设备和分布式储能装置控制技术可有效减少7.22%的高峰负荷。     

基于虚拟电价的含电动汽车并网型微网经济调度策略

大规模可再生能源和电动汽车接人微网,可再生能源出力的波动性和电动汽车充放电行为的无序性会导致微网弃风弃光严重,也给微网的经济调度带来了挑战.在传统峰谷电价基础上结合可再生能源出力及等效负荷的功率差额提出了含电动汽车并网型微网经济调度策略.首先根据微网可再生能源和负荷功率水平分析微网调度优先级.以微网的运行成本最小和最大化消纳光伏为目的 ,构建虚拟花费最小的目标函数优化模型.最后在实例中采用改进的粒子群算法进行求解,对比采用动态虚拟电价和传统峰谷电价、实时电价3种方式下微网一个调度周期的光伏利用率、负荷峰谷差、微网的运行成本来验证所提方法的有效性.     

含储氢装置的分布式能源系统的优化经济调度

针对含储氢装置的分布式能源系统优化调度问题,提出了基于改进和声搜索算法的优化经济调度方法。构建了含有微型燃气轮机、吸收式冷水机组、储氢装置、电制冷机、光伏机组和冷负荷及电负荷的分布式能源系统的经济调度数学模型;采用改进和声搜索算法对模型进行求解,提出自适应全局最优和声搜索算法,即采用根据迭代次数的增加而减小调整概率和调整带宽的方式,对常规和声搜索算法进行改进。通过实际算例仿真验证,所提出的含储氢装置的分布式能源系统经济调度方法是可行的。     

家庭并网光伏发电系统优化调度及经济性分析

光伏发电作为新能源的代表,对加大环保力度和优化能源结构有着不可或缺的意义。针对家庭并网光伏发电系统,由经济性角度出发,提出了以余电充电比例因子为核心的协调调度策略,得到优化调度方案并进行经济性分析。在家庭并网光伏系统简化结构上,结合多种成本和收益,建立了以用户经济效益最大化为目标函数的家庭并网光伏发电系统优化调度模型;简要说明了传统调度策略的弊端和其改进方法;考虑在多种运行方式下,综合分时电价、粒子群优化算法并结合协调调度策略在Matlab环境下对上述模型进行求解;通过算例对某家庭并网光伏发电系统进行了分析,验证了模型的合理性和实用性。     

基于改进二进制粒子群算法的家庭负荷优化调度策略

为降低家庭用电成本以及提高户用光伏发电的就地消纳率,提出了一种基于实时控制储能充放电行为的家庭负荷调度策略。首先，对家庭负荷分类并建立以电费最低、电力碳排放量最小及舒适度最大为目标的调度模型；其次，提出以实时光伏出力和峰谷分时电价为依据，通过控制储能充放电实现家庭负荷用电需求的调度策略；最后，利用场景分析法和分等级多策略学习的二进制粒子群改进算法（HLSBPSO）对模型进行仿真求解。结果表明，所提策略和算法可使用户电费降低49.2%，舒适度提高67.9%，可为户用光伏发电的安全经济运行提供新的理论支持。     

多情形下电动汽车与分布式光伏协同优化调度算法

在智能电网环境下,电动汽车与家庭用电互动(vehicle to home,V2H)技术成为车电互联研究领域新的焦点。首先,对V2H模式中家庭能源管理系统调度电动汽车参与家庭供电进行了分析;其次,以最大化利用太阳能,减少家庭用电费用为目标,给出多情形下电动汽车与含分布式光伏(photovoltaic,PV)的智能家居互动的调度优化算法;最后,以上海市某小区用户为例,对比研究了晴天、多云、阴雨3种天气条件下光伏出力变化和电动汽车用户短途、中途、长途出行情况下V2H模式的经济效益。实际算例结果表明含分布式光伏的V2H模式能够提高光伏发电利用效率,减少家庭用电费用,并为电动汽车安全接入电网提供支持。     

基于智能单粒子算法的微电网经济调度

为充分消纳可再生能源,以分时电价为杠杆,通过经济调度手段,对微电网内分布式发电资源进行优化配置。在综合考虑各类分布式电源发电成本和环境成本的基础上,计及热电联供收益、电能交易收益、电价补贴等多项运行收益,建立微电网多目标经济函数。考虑储能系统在不同时间断面上的耦合性问题以及时移特性,结合分时电价、净负荷曲线进行预调度。考虑微电网实时调度的快速性要求,运用智能单粒子算法搜索调度变量的最优解,并与常规粒子群算法进行对比。算例分析了基于冬季典型日数据的微电网调度方案和各项经济指标,结果表明微电网调度模型、调度策略和优化算法合理有效。     

分时电价/阶梯电价下家庭并网光伏发电系统运行优化调度

电价是影响家庭并网光伏发电系统经济收益的重要因素。针对峰谷分时电价和阶梯电价2种主流购电政策,计及用户卖电收益、买电成本和政府补贴等因素,建立了以余电分配比例为优化变量,以用户收益为目标函数的并网光伏发电系统运行优化调度模型,并分析了各种约束条件。研究了基于遗传算法的优化问题求解过程。以典型家庭光伏发电系统的日运行调度为算例,分别获得了2种电价政策下的最优运行调度指令,验证了模型的合理性及优化策略的正确性。     

基于智能电能表的居民需求响应协同策略

随着新能源大量接入,传统由发电跟踪负荷变化的运行模式面临挑战。需求响应是重要的调度资源,信息技术的发展提高了居民负荷的响应能力。在此背景下,负荷服务实体（LSE）通过电价机制协调用户的响应实现供需互动。首先,对家用电器设备的分类和建模得到响应电价的优化模型,建立了基于智能电表的家庭能源管理系统（HEMS）。其次,根据负荷服务实体的供电成本函数得到电价制定模型。以电价和响应功率作为互动信息协调不同用户的响应,进行迭代计算直到收敛,实现整体优化。考虑到用户优化会导致总成本振荡无法收敛,在优化目标函数中添加连续两次迭代间负荷变化的惩罚项。最后,通过算例仿真,分析了上述协同优化策略对LSE和用户的影响,验证了所提策略在平滑功率曲线和降低用户成本的效果。     

基于微网技术的家庭能源管理系统研究

家庭能源管理系统是未来智能电网在配电侧发展的重要研究方向。以包含光伏发电、蓄电池储能和家庭负荷的家庭直流微电网系统为研究对象,研究了各个单元的基本控制策略,并提出了基于微网技术的家庭微网能量调度策略。系统的工作模式包括并网工作模式和离网工作模式,通过能量调度策略来维持系统功率平衡和直流电压稳定。在Matlab/Simulink下搭建了家庭直流微网系统并对该控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,系统在并网运行模式和离网运行模式下均能保持直流侧电压稳定,验证了家庭能源管理系统的正确性和有效性。     

基于电力路由器的家庭能量管理系统

随着住宅区的能源消耗不断增加,为节省能源成本,屋顶光伏和小型风机等分布式能源逐渐引入住宅区.由于目前分布式能源的利用率低,且缺乏有效的能源管理装置,提出一种基于电力路由器的家庭能量管理系统.本系统的核心是具有即插即用和电源转换功能的电力路由器,因其配有交、直流母线,系统内的各种电源可实现联合供电.通过有效的能源调度策略...     

基于退役动力电池的家庭储能容量优化配置

将退役动力电池梯次利用于家庭智能用电系统的储能,可有效提升动力电池使用寿命,实现资源的高效利用。考虑到家用电动汽车的普及化,文章提出了一种家用电动汽车退役动力电池梯次利用于家庭储能的容量优化配置方案。从家庭常用负荷、家庭可调控负荷、梯次储能系统、电动汽车和家庭光伏等角度,建立了家庭能量系统模型;综合考虑梯次储能的投资成本,以用户用电投入最少为目标函数,以家庭能量系统中元件的运行条件为约束条件,构建了梯次储能容量优化模型;分析了基于改进粒子群算法和模糊控制算法的梯次储能容量优化步骤;结合算例,对所提模型和算法的可行性进行了验证。结果表明,与无储能的系统相比,梯次储能的优化配置可有效降低家庭日电费量,且效果显著。     

家庭智能用电管理系统软件设计

在家庭能量管理基础上,结合智能电网的负荷调度,基于Android和Java编程设计了面向家庭用户的家庭智能用电管理系统。基于云端储存和通信技术,采用典型C/S架构,搭建了客户端APP、服务器后台程序及数据库和小型智能监测装置三方构成的系统框架,并设计了相应的通信和数据接口。详细介绍了软件程序的各功能模块,展示了面向用户的各类用电信息图线。结合主动配电网概念,通过包含微电源、负荷、储能设备的典型家庭实例,分析了智能用电管理对于降低家庭用电峰谷差的积极作用。应用效果证明,家庭智能用电管理系统能对新型主动家庭负荷进行综合优化调度,具有广阔发展前景。     

混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制策略

家庭能源优化控制是家庭能源管理系统(HEMS)的重要分支之一,然而由于缺少有效的智能优化算法,制约了家庭能源优化控制的实际应用。本文通过对家用电器运行特性的分析,将家庭用电设备分为刚性负荷,简单可调节负荷,电池类设备,供暖、通风和空调(HVAC)系统设备等,并建立相应的负荷模型;以市电电网、光伏发电、储能电池三种能源作为智能家庭的供给源,以电能花费和用户舒适度作为优化目标,建立混合能源协同控制的智能家庭能源优化控制模型;并提出一种基于改进的快速粒子群算法(APSOA)的智能求解方法,得出每个电器最优的用电时段,室温控制系统各个时段所需功率以及蓄电池各个时段的充放电功率。以某智能家庭夏季某一天用电情况为例,在Matlab环境下,建立模型并仿真,与粒子群算法(PSOA)、遗传算法(GA)进行对比,说明了模型和算法的可行性及有效性。     

基于分布式光伏电站和储能系统的家庭能效管理策略研究

设计了一种基于Zig Bee技术的智能家居系统,该系统由家庭网络、家庭服务器和手机终端构成,简单有效且可扩展性良好。研究了基于分布式光伏电站和储能系统的家庭能效管理系统,通过建立家庭用电总费用最低的目标函数,结合分时电价给出了家庭能效管理的控制策略。通过决策储能电池的充放电功率以及可平移负荷的工作时间,实现对家庭负荷的优化利用,提高运行经济性,达到经济效益最大化,也能起到削峰填谷的作用。最后,结合某家庭用户家用电器设备进行仿真测试,结果表明该能效管理算法能有效节省家庭用电总费用,证明算法的有效性和可行性。     

基于智能用电互动服务平台的智能家庭能效管理系统设计

为了实现电力用户与电力公司双向互动,满足电力用户多元化、互动化的用电服务需求,设计并实现依托于智能用电互动服务平台的海量信息数据和多元化服务,完成面向电力用户的智能家庭能效管理系统设计.本系统是以智能用电互动服务平台为系统支撑,构建智能电表、智能家庭网关、智能交互终端、智能插座和智能电器为依托,支持光伏发电、分布式电源、电动汽车充电等系统或设备的接入,结合阶梯电价、有序用电、家庭能耗指数等节能指标,形成电力公司与电力用户能源与信息同步的新型供电关系,为电力用户提供经济高效用电模式为综合体的智能家庭能效管理系统.系统设计具有标准接入、信息共享、高可靠性等优点,将在智能电网与电力用户之间发挥重要作用.     

Smart Home Activities: A Literature Review

Abstract

The increasing interest in smart home technologies has created a need for a comprehensive literature survey. This article reviews the goals of a smart home energy management system, along with related definitions, applications, and information about the manufacturing of its components. The challenges associated with smart home energy management systems and possible solutions are examined, and the energy factors that contribute to a customer's electricity bill are discussed. A number of price schemes and the load models needed for solving related scheduling optimization problems are also presented, including a review of the literature related to energy management system scheduling with respect to its control, automation, and communication.     

基于实时电价的含储能可再生能源系统协同调度策略

间歇性可再生能源和高渗透率的储能设备使能源系统的供需平衡控制愈加复杂,为能源系统的协同调度带来了挑战。针对含储能可再生能源系统,提出了一种基于实时电价的能源系统协同调度策略。首先,建立了含风光、储能系统、火电机组及多类型用户的可再生能源系统模型。其次,提出了一种双层规划模型,将实时电价和能源调度有机集成,实现了能源系统的协同调度优化。最后,基于KKT算法与改进麻雀优化算法实现模型求解。仿真实验表明了基于实时电价的协同调度策略对于含储能可再生能源系统的协同调度优化及系统效益提高具有重要意义。