基于需求侧响应的智能家庭能效优化管理方法研究

智能用电的发展趋势是实现灵活、互动的供用电模式。需求响应技术强化了用户和电网的交互能力,其中负荷转移和负荷削减是需求响应最有效的技术手段。分布式电源可直接为电网末端用户供电,在提供清洁能源的同时,也有利于解决电能输出的波动性引起的功率失衡和电能质量问题。在智能电网相关技术的支撑下,研究用户侧智能负荷控制技术,有效整合用户侧需求响应能力对满足电网调峰需求、促进分布式电源消纳具有重要意义。本文针对用户侧建立一个智能家庭能效优化管理系统,借助智能电网的双向交互能力,有效实现实现对家庭用电设备、可再生能源发电以及储能设备进行自动管理和调度的中央控制系统。重点研究用户用户负荷特性,提出了用户参与电网调峰、促进分布式能源消纳的多样性负荷控制方案,达到引导用户科学合理用电和节能减排的目的。首先,本文对参与电力需求响应的智能用电负荷特性进行了深入的分类研究,为下文建立可控负荷的数学建模提供理论基础;从需求侧管理理论上深入研究,建立了智能家庭能效优化管理系统,分析其中双向的能量流、信息流,在SHEMS控制中心、智能插座和智能网关的协调下实现负荷智能控制;随后,研究了负荷控制方式和参与需求侧响应的电价机制,并分析光伏发电技术和电动汽车储能V2G技术应用于智能家庭能效优化管理的可行性和必要性。其次,本文提出能效优化控制策略方案,建立适用于智能家庭能效优化控制的混合整数规划模型,以最小化用户用电费用支出为目标,同时考虑用户的舒适度和电动汽车电池的生命周期等因素。分别对夏季、冬季进行案例设计及仿真分析,验证本文所提出的能效优化策略在实现移峰填谷和合理优化用电秩序方面的有效性,最终实现在满足用户需求的前提下最小化用电费用支出的优化目标。最后,从实现负荷曲线平滑的角度出发,本文开发面向多样性负荷的能效优化管理实验系统,实现用户与电网之间的灵活、友好互动,并实现多样性负荷能效优化控制策略在终端控制平台中的使用,最终于国内某城市的智能综合楼进行实际工程应用,通过实验验证能效优化系统以及控制策略的有效性和经济性。