云南电网红河供电局 云南红河 661100
摘要：随着智能电网的不断发展，智能控制系统与用户双向交互技术在用户侧推广已成为可能，构建电网与客户之间高效的新型供用电关系，为电力客户提供多元化互动服务是当前智能用电发展面临的新要求，而随着分布式发电在普通家庭中的普及以及智能家居的快速发展，普通家庭的用电结构也迎来了变革的契机。当前的家庭用电缺少与大电网的信息交互和对家中用电设备的智能调度，导致用户对于家庭可再生能源利用效率低下，在用电高峰期却又不得不向大电网购电。这种不合理的用电结构不但使用户的用电费用增加，还让大电网在用电高峰期不堪重负，对大电网的稳定运行造成了威胁。为了指导用户更好的用电，基于
分布式发电和储能的家庭能量管理系统应运而生。。
关键词：智能电网；家庭能量管理系统; 智能调度;
0引言
家庭能量管理系统是是一个复杂的综合系统，目前国内外对于家庭能量管理系统的研究主要集中以下两个方面：一是对家庭能量管理系统的系统架构进行的研究。这方面的研究包括家庭自动化设备、智能计量终端、家庭内部网络等内容。二是对家庭能量管理系统的预测算法和调度策略的研究。
1 家庭能量管理系统架构研究现状
家庭能量管理系统把家庭中的所有智能设备连成一个整体，并且可以与外部网络通信。家庭能量管理系统架构的研究对系统的网络连接、功能模块、终端设备进行了顶层设计。提出了一种以家庭网关为中心的家庭能量管理系统架构，家电通过能源监控设备连入家庭控制网络，并以最低能耗为目标自主识别、管理设备，实现了对家庭用电设备的实时监控和管理。一种新的网络架构，使用嵌入式的接口软件和分离的网络适配器使普通家电具有联网的能力，并使用DTPLC调制解调器避免了窄带通信线噪声。家庭网络是家庭能量管理系统的数据传输通道，针对智能家居系统多标准多，智能的计量终端为家庭能量管理系统提供用电数据，同时具有远程通信能力，是家庭能量管理系统的另一重要组成。
2 家庭能量管理系统研究的意义
现有的住宅能量管理系统(BEMS)基础上利用模糊控制技术，设计了一种
模糊控制器，通过人机界面获取用户喜好的参数设置， 使用MATLAB／SIMULINK进行建模和测试，实现了能源消耗的最小化。文献[19]针对高能耗的家庭用户，提出了一种基于需求响应(DR)的家庭能量管理(HEM)算法。该算法通过用户预设的优先级对家庭用电负荷进行调度，以确保家庭用电总功耗低于一定水平。家庭能量管理系统与普通的微网能量管理系统的一个重要差别在与用户的直接参与。
因此用户对于调度结果的满意度是衡量家庭能量管理策略的一个重要指标。家庭用电满意度进行了综合评估，基于尖峰电价设计了兼顾用户满意度的家电最优控制算法。
3 算例分析
本课题选择云南红河州一地区居民用电消费数据为样本，主要包括用电量、用户编号、时间、负荷值等相关数据。电能计量自动化系统采集的电能量数据每15min采集一次，本实验选取一天内采集的电力负荷的最大值进行研究分析。外部数据主要为气象数据以及用户用电行为数据。电力公司和用户紧密相连，在为电力公司提供实时的能耗数据的同时，也让用户可以获取实时电价等数据，以此合理规划用电行为。高级量测体系由量测数据管理系统、智能电表组成。
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3.1 家庭能量管理系统策略
通信模块负责本地信息管理终端与其他单元的数据交互，这些单元包括因特网、主站、智能电表、移动终端、智能设备等。存储模块负责读取实时电能等数据，并进行存储，以保证历史数据的连续性。如果智能电表本身有一定的存储能力，可以隔较长一段时1'a-3读取一次，减少通信次数。同时，它也负责存储预测和调度结果，供用户查询。预测模块从存储模块中读取负荷和发电的历史数据，结合从因特网中获取的预测算法所需的其他信息，如预测目的天气情况等，计算出预测目的负荷使用曲线和可再生能源发电曲线。调度模块根据预测日的负荷和发电数据，以及从主站获取的需求响应信患，从移动终端获取的用户的负荷参数设置、调度模式选择等信息，调用非线性整数规划算法，
合理分配预测曰负荷工作时间段，在用电费用、可再生能源利用率、舒适度等多方面满足用户需求。在配置有储能的家庭用户中，调度模块会结合储能调度策略，进一步优化调度。执行模块负责把调度结果部署到智能设备上，由于当前大多数智能设备只具有由于当前大多数智能设备只具有开关的功能，而不具备存储并执行调度计划的功能，所以需要由本地信息管理终端充当中央调度器，定时发送控制指令。电能质量监测模块从智能电表上读取分布式发电电能质量相关信息，调用电能质量综合评估算法，得到电能质量等级发送给主站，主站根据电能质量等级返回用户的分布式电能上网价格。家庭能量管理系统没有加入智能的传感器，与用户的交互手段比较单一。如果把家庭能量管理系统比作一个人，那么智能传感器就是它的“手眼口鼻”，只有充分感知周围的环境，家庭能量管理系统才能在复杂的家庭生活环境中做出准确、智能的判断。未来家庭能量管理系统一定是一个带有各式各样传感器的智能生态环境，用户位于其中将会真正感受到科技生活带来的便利。于日前预测数据的误差，在本文中分析了其对于算法性能的影响，但是没有采用实时调整的策略来优化算法。同时，文中对于柔性负荷的调度过于理想化，如果出现用户手动开关处于调度列表的柔性负荷的情况，算法没有后续的调整处理策略。因此，在算法中加入实时调整的策略可以进一步优化算法性能，使家庭能量管理系统的能量调度更加智能，更加贴近用户。
4 结语
基于互联网和云南红河计量自动化系统开展家庭能量管理系统研究分析，对实现多能互补，多种能源优化配置，优化资源利用，节约能源，提升资源配置，建立能源网络，给消费者提供更优质的能源服务；满足客户多种能源需求，其次利用了大数据技术和人工智能算法进一步提高了负荷预测的精准性，为区域能源互联网的建立、客户侧需求响应提供了更科学规范、更有预见性的建议和措施。对于电网以用户为中心实施基于互联网的精准营销、制定需求响应策略、制定了更加详细的实时电价，充分引导用户优化用能策略。对于普通的家庭用户而言，使用家庭能量管理系统的一个重要目标就是节省用电费用。因此以用电费用最小为目标的经济最优模型具有广泛的意义。经济最优模型的核心思想是：负荷优先使用可再生能源；对于可再生能源不足，需要从大电网购电的情况，把柔性负荷从高电价的时段转移到低电价的时段，从而保证用电费用最省。
参考文献：
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[2]Quinlan J R. Bagging, boosting, and C4.5[A]. In: Proceedings of the Thirteenth National Conference on Artificial Intelligence, 725-730[C]. Cambridge, MA: AAAI Press/MIT Press, Portland.
[3]阮冰洁．计及实时电价的家居混合供电系统能量优化调度方法[D]．浙江大学，2015．
论文作者:徐伟燕
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：管理系统论文; 家庭论文; 能量论文; 用户论文; 智能论文; 算法论文; 负荷论文; 《中国电业》2019年第08期论文;