基于电力需求响应的智能家电管理控制方案_汤奕

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1、第３８卷第９期Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．９２０１４年５月１０日Ｍａｙ１０，２０１４ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１４０１０６００８基于电力需求响应的智能家电管理控制方案汤奕１，鲁针针１，宁佳１，林扬宇２（１．东南大学电气工程学院，江苏省南京市２１００９６；２．国网福建省电力有限公司，福建省福州市３５０００３）摘要：运用智能电力需求响应（ＤＲ）技术，有效整合用户侧电网响应潜力以提升电网运行的安全性、稳定性和经济性值得深入研究。以居民用户为例，利用智能电网双向交互能力，提出了智能家电管理（ＨＡＭ）系统及其控制

2、方案。建立了不同家电的控制模型，并根据家电运行特点提出了家电舒适度指数的概念。在满足ＤＲ用电要求并尽量满足用户舒适度的前提下，根据家电实时状态在线计算其动态优先级，并按照优先级顺序执行负荷控制决策。分析了不同家电参与ＤＲ后，对改善电网负荷曲线的作用。从电力公司与用户两方面分析了所提控制方案的控制效果。仿真结果验证了智能家电控制方案的合理性。关键词：需求响应；移峰填谷；智能家电管理；用户舒适度；动态优先级０引言能小区配用电建设进行了探讨，着重从概念、理论入手，并未涉及具体技术的实现方法；文献［２２］从节能

3、为满足电力峰荷需求，需要大量备用电能，这将与转移负荷的角度，提出了用户侧能量管理系统造成非峰荷时段资源的浪费。此外，分布式电源可（Ｕ－ＥＭＳ）的软硬件设计及实施方案，但该系统未实［１］能存在的反调峰特性以及电动汽车集中并网聚合现与电网间的通信，所控负荷不能参与电力ＤＲ；文效应等可能对平滑负荷曲线造成一定影响。智能用献［２３－２４］针对居民用户，提出了家庭能量管理系［２］电双向交互技术可指导用户合理用电，有效调节统，实现了对不同家电进行管理以参与电力ＤＲ，然电网负荷峰谷差，从而提高电能利用率及电网运行而其

4、控制过程未考虑家电实时状态的变化，且过多［３］效率。的用户输入也降低了其友好性。为改善电网负荷曲线，传统的需求响应（ＤＲ）主本文基于智能用电双向交互技术，针对居民用［４－５］要针对工商业等大型电力用户展开，针对居民用户参与ＤＲ，在满足用电要求的基础上，以尽量满足户主要采用拉闸限电的调峰策略，用电方式较为被用户舒适度为目标，提出了智能家电管理（ｈｏｍｅ动。智能电网环境下，智能终端设备的接入、电力通［６－８］ａｐｐｌｉａｎｃｅｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＨＡＭ）控制方案。分析了信技术的发展以及高级量测架构的建设

5、，促进了不同类型家电在改善负荷曲线中的作用。智能用电双向交互技术的发展，双向交互为居民参与自动ＤＲ、实现智能用电提供了技术基础。智能１智能ＨＡＭ控制系统用电双向交互技术充分考虑了居民用电的自主性、居民用电时间及专业知识的限制对其参与ＤＲ差异性特征，可为用户提供智能化、多样化、便利化造成了不便，智能ＨＡＭ可实现ＤＲ自动控制，同时服务，同时又可实现电力公司对居民用电的有效管［９］尽量不影响居民正常生活。据统计，居民可控负荷理与控制。居民用户中智能可控负荷比例的不断［１０］约占总负荷的６０％，其中主要有空调、

6、热水器及电增加，为采用新型负荷控制手段主动响应电网需［１０］动汽车３类。本文基于文献［１９］家电负荷模型求提供了可能。进行研究，且仅考虑上述３类负荷。结合智能电网及电力ＤＲ技术，国内外学者对［１１－１２］［１３－１５］智能ＨＡＭ系统包括家电控制器、通信模块、控智能小区用电、用户侧能量管理、负荷建［１６－１８］［１９－２０］制主机等，系统结构如图１所示。模及控制技术、发用电互动调度等展开了图１中，该系统采用基于智能电网的通信技术，相关研究。文献［２１］结合智能电网关键技术，对智与小区电力控制中心、小区控制

7、中心与电网控制中心间都可进行双向通信。收稿日期：２０１４－０１－０６；修回日期：２０１４－０３－０７。国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目智能家电控制器位于被控家电端，包括数据采（２０１１ＡＡ０５Ａ１１５）；国家电网公司科技项目（ＮＣ２０１２０６５）。集处理模块、控制模块及通信模块。其功能如下。—９３—２０１４，３８（９）可预先进行负荷需求设定。在满足ＤＲ用电要求的前提下，为实现智能家电合理控制，本文提出了家电舒适度指数ＫＡＰＰ来表征家电实时状态，其计算公式如下：｜家电当前状态－负荷需求设定值｜

8、ＫＡＰＰ＝负荷需求设定范围（１）由式（１）可知，舒适度指数越大，说明用户满意度越低，相应家电用电优先级越高，而其参与ＤＲ的优先级则越低。ＫＡＰＰ已经过标幺化处理，可作为所图１智能ＨＡＭ系统示意图有被控家电的典型状态参数进行比较处理。Ｆｉｇ．１ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＨＡＭｓｙｓｔｅｍ２．２．１空调假定空调工作于制冷模式，空调运行状态与室１）数据采集及处理，实时采集被控家电运行状态信息，并进行数据处理。温设定有关。当室温高于最高值时，空调通电；