家庭能量管理系統(tǒng)中能量?jī)?yōu)化調(diào)度算法的研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球能源和環(huán)境問題愈加嚴(yán)重，引起了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。而家庭作為能量消耗的一個(gè)重要領(lǐng)域，很多研究人員都在努力嘗試尋求各種方法，加強(qiáng)對(duì)家庭能量的管理。通過推廣使用可再生新能源，提高家庭能量的使用效率，減少家庭能量的消耗和溫室氣體的排放，從而在一定程度上緩解能量和環(huán)境問題。
　　本文重點(diǎn)關(guān)注家庭中能量使用的優(yōu)化和對(duì)家用電器的調(diào)度問題。本文提出了應(yīng)用于家庭能量管理系統(tǒng)HEMS（Home Energy Managemen

2、t System,HEMS）的靜態(tài)調(diào)度和動(dòng)態(tài)調(diào)度的兩種算法。這兩種調(diào)度算法的目的都是希望通過調(diào)度家用電器在電力價(jià)格較低的時(shí)間段運(yùn)行，以避開電力使用高峰時(shí)段，減少電力事故和家庭中的能量消耗。另外，本文中的調(diào)度方法的目的還在于盡量少地犧牲用戶的滿意度，同時(shí)盡量多的節(jié)省家庭用電費(fèi)用。
　　首先，本文提出了一種考慮預(yù)測(cè)誤差的家庭能量?jī)?yōu)化靜態(tài)調(diào)度算法fHEM(forecast-error Home Energy Management，fHE

3、M）。該方法基于數(shù)學(xué)規(guī)劃，建立了一種適用于HEMS的求解模型。它提前一天對(duì)次日每個(gè)時(shí)間段的家用電器，按照用戶對(duì)家用電器工作的需求，合理地分配它們的運(yùn)行時(shí)間段。此外，該算法還提出了一個(gè)對(duì)PV發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量預(yù)測(cè)誤差的計(jì)算方法。利用該方法可以節(jié)省家庭能量，減少家庭用戶的用電費(fèi)用，同時(shí)該算法可以在較短的時(shí)間內(nèi)求解出家用電器的最優(yōu)運(yùn)行時(shí)間。
　　其次，本文還提出了一種費(fèi)用敏感型家庭能量?jī)?yōu)化動(dòng)態(tài)調(diào)度算法 eHEDM(expense-awar

4、e Home Energy Dynamic Management,eHEDM)，該算法能夠?qū)⒓彝ブ忻總€(gè)時(shí)間段的家用電器所消耗的總功率嚴(yán)格限制在需求響應(yīng)之內(nèi)。一旦接收到用戶發(fā)出的需要打開某個(gè)家用電器的請(qǐng)求時(shí)，eHEDM調(diào)度算法可以實(shí)時(shí)的響應(yīng)該請(qǐng)求并進(jìn)行及時(shí)處理，合理地調(diào)度運(yùn)行或者關(guān)閉相關(guān)的家用電器。此外，為了不過多的損失家庭用戶的用電滿意度，該算法根據(jù)用戶指定的每個(gè)電器的允許延時(shí)時(shí)間來調(diào)度家用電器的延時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行。如果遇到需要關(guān)閉某些電器以

5、滿足當(dāng)前的電力需求響應(yīng)限制的情況時(shí)，該算法會(huì)首先檢查當(dāng)前正在運(yùn)行的家用電器是否已經(jīng)滿足了電器舒適度，如果滿足則將其關(guān)閉。如果關(guān)閉后還是不能夠滿足電力需求響應(yīng)限制，調(diào)度系統(tǒng)將根據(jù)用戶設(shè)定的家用電器的優(yōu)先級(jí)，從優(yōu)先級(jí)最低的電器開始，依次關(guān)閉，直到可以打開需要運(yùn)行的電器為止。如果調(diào)度系統(tǒng)沒有接收到任何來自家庭用戶的緊急用電請(qǐng)求，那么該調(diào)度系統(tǒng)將會(huì)按照用戶指定的每個(gè)家用電器需要完成的運(yùn)行時(shí)間來調(diào)度它們的工作。
　　本文中提出的上述兩種調(diào)度