面向家庭的智能用电管理系统的研究与实现

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文面向家庭的智能用电管理系统的研究与实现作者姓名王笛学科专业电气工程指导教师局、？心翔副教授培养院系电气工程学院：二零一五年三月；交乂攀硕士学位论文面向家庭的智能用电管理系统的研究与实现作者：王笛导师：高沁翔北京交通大学年片学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字日期：力年月

2、签字日期：年月日中图分类号：学校代码：：密级：公开北京交通大学硕士学位论文面向家庭的智能用电管理系统的研究与实现作者姓名：王笛学号：导师姓名：高沁翔职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电气工程研究方向：智能配电北京交通大学年月致谢在北京交通大学读研的两年多的时间里，我得到了导师高沁翔教授的精心指导。高老师学识渊博、幽默风趣、平易近人，在科研和生活中都给了我莫大的帮助，使我在硕士生涯中不断成长不断收获，进步迅速。他的言传身教与人生建议将使我终生受益。在此谨向高沁翔老师表示诚挚的敬意和衷心的感谢！祝老师工作顺利，一生平安！感谢实验室的师兄陈磊廷，师姐牟黎、王萌，虽然他们己经

3、毕业，但在研究前期是他们的提点给了我许多灵感与方向；感谢同一课题的邓晓洋博士，给论文的完整性做了很多工作；感谢同窗侯军、李志会，是他们的陪伴使我快乐地度过了美好的三年；还有各位活泼可爱的师弟师妹们，希望你们来年顺利毕业，找到满意的工作。感谢我的父母，没有你们的无私奉献与支持，我不会心安理得地在这读书。我会再接再厉，不断进步。中义摘要中文摘要摘要：作为最小的单位用电管理系统之家庭智能用电管理系统，如何选择用电方式、管理用电电器、家庭电源怎样接入、如何实现对电网的主动迎合用电等等问题的研究仍然不成系统，以致智能家居行业发展缓慢。为此，本文研究并设计改进了家庭智能用电管理系统，实现了电费减

4、少和对电网削峰填谷的目的。本文在研宄智能负荷中心的基础上建立了一种面向家庭的智能用电管理系统。此系统以家庭用电的模式与物联网结构的结合设计了软、硬件架构，并从结构上说明了此系统的紧凑与实用性。研宄并验证了家电用电的数学模型，基于赫尔辛基大学的相关实验理论实测并优化出家电用电模型曲线，分析了各用电电器的曲线特征，以进行总体用电优化。综合考虑了储能电池、小型户用光伏发电、电价机制与短期用电负荷预测对居民家庭用电所起到的作用，建立起了包含多种设备的用电管理系统。本文根据居民用户用电的行为方式建立了居民用电模型，利用用电的预测负荷曲线（将来发展为实时负荷曲线），采用动态规划算法以不同种类电器

5、参与优化和实用简化算法以控制家庭储能电池的充放对居民用电进行优化计算，二者均得到了家庭电费降低，居民负荷曲线高峰用电减少，谷时用电增加，负荷率提高的良好结果。本文对所设计的智能用电管理系统初步设计了一些硬件设施，针对的用电电器，设计了智能插座模块、通信模块、红外模块和显示模块等，依据此设计对某住户进行实测，得到了满意的效果。关键词：智能家庭用电；优化；管理；电价机制；削峰填谷；硬件实现分类号：ABSTRACTABSTRACTAbstract:Asoneofthesmallestunitofelectricitymanagementsystem—：目录目录中文摘要选题背景及研宄意义选题

6、背景研究意义智能用电管理系统概况政策导向智能用电管理技术家庭智能用电优化与控制现状家庭智能用电优化算法研宄现状家庭智能用电控制策略研宄现状家庭短期负荷预测研究现状本文的主要研究工作家庭智能用电管理系统家庭智能用电管理系统总体框架设计系统硬件架构系统软件架构家电的分类及其负荷用电模型主要家庭用电电器数学模型基于实测的家用电器优化用电模型小型户用屋顶光伏发电光伏发电随机数学模型户用光伏发电系统的运行模式家庭用储能电池及其特性分析储能电池分类储能电池工作特性国内外电价分类与分析居民用电的不同电价模式电价激励下的负荷需求响应家庭用户短期负荷预测与使用居民家庭短期负荷的灰色预测本章小结家庭智能

7、用电管理系统优化模型与控制策略家庭用电管理系统优化模型用户用电模型建立求解家庭各设备用电优化模型的算法动态规划算法实用简化算法家庭用电管理系统实时控制策略北京交通大学硕士学位论文家用电器综合控制策略家用储能电池控制策略家用光伏电能使用控制策略家庭用电管理系统优化结果用动态规划算法的优化结果用简单实用算法的优化结果两种方法的比较本章小结面向家庭的智能用电管理系统的实现硬件部分设备选型控制中心设计智能插座模块设计通信模块设计红外控制模块设计显示模块设计温度测量