计及户用分布式光伏电站的智能家庭能效管理系统研究

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1、上海交通大学硕士学位论文计及户用分布式光伏电站的智能家庭能效管理系统研究硕士研究生：黎金锋学号：1120319052导师：王志新教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2015年1月16日授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONSMARTHOMEENERGYMANAGEMENTSYSTEMWITHHOUSEHOLDDISTRIBUTEDPHOTOVOLTAICGENERAT

2、IONCandidate：LiJinfengStudentID:1120319052Supervisor：Prof.WangZhixinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofAcademicSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationAffiliation：andElectricalEngineeringDateofDefence：January16,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTon

3、gUniversity上海交通大学硕士学位论文计及户用分布式光伏电站的智能家庭能效管理系统研究摘要作为智能电网的重要领域，分布式光伏发电具有清洁高效、布局分散灵活、能对电网起到削峰填谷的作用等优点，对在全社会范围内推动节能减排、优化大电网能源结构、实现国家经济可持续发展具有重要意义，受到政府大力的推广和社会广泛的关注。受政策的刺激和社会需求的推动，户用分布式光伏发电技术的推广应用得到快速发展。因此，如何结合分布式光伏发电系统使家庭用电更安全高效、智能合理，提高家庭能效效益，缩短分布式光伏系统成本回收周期等问题成了该领域的研究热点。本文围绕在居民屋顶安装

4、分布式光伏并网发电系统的场景进行研究。首先，介绍了户用分布式光伏发电系统的结构，并设计带有光伏电站的家庭能效管理系统模型，实现对光伏系统和家庭负载的用电优化。针对推广分布式光伏发电的经济性问题展开分析，根据各地安装户用光伏发电系统的补贴政策和光伏发电收益，给出计算系统成本回收周期的方法。其次，开发了计及户用光伏电站的智能家居软硬件平台，实现光伏发电量的高效利用和家庭能效优化管理。系统平台包括用电信息采集模块、信号传输模块、上位机和移动端应用。基于CS5463芯片开发了电气信息采集模块，测量采集负载的电能信息和光伏系统出力数据；基于CC2530芯片开发了

5、无线传输模块，建立了能实时传输信息的家庭无线网络，实现用电信息、控制信号的双向传输；采用MFC开发了上位机系统作为通讯中枢、数据存储和控制中心，存储负载用电I上海交通大学硕士学位论文信息数据并进行优化；基于Socket通讯协议发开手机端应用，实现对家庭用电的远程监控。再次，分别从家庭用电效益最大化和上网电量对电网影响最小化的角度，根据光伏出力数据、用电负载运行特性和分时电价建立家庭用电数学模型，得出家庭能效管理的优化目标。采用遗传算法进行快速求解，针对数学模型的特点对遗传算法进行改进，使遗传算法更合适论文建立的模型，求解速度更快且不宜陷入局部最优解，。

6、最后，给出具体算例并进行仿真计算，用穷举法得出家庭最优用电调度方案，用遗传算法求解的结果对比验证算法稳定性、快速性和精确性。论文提出的家庭能效管理系统能高效利用户用光伏电站并对家庭能效进行优化管理，使家庭用电效益最大化，为分布式光伏发电在家居用户中的推广提供重要的参考。关键词：分布式光伏，智能家居，能效管理，遗传算法II上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONSMARTHOMEENERGYMANAGEMENTSYSTEMWITHHOUSEHOLDDISTRIBUTEDPHOTOVOLTAICGENERATIONABSTRACTAsanimporta

7、ntcomponentofsmartgrid,distributedphotovoltaic(PV)generationhastheadvantagesofhighsustainability,efficiencyaswellasflexibilityandloadshifting,whichenablesittopromoteenergysavingandemissionreduction,improveenergystructureoftheutilitygridandrealizethesustainabilityofeconomicdevelo

8、pment.TopromotethedevelopmentofdistributedPVgen