智能楼宇用电信息感知系统与负荷优化调度研究

发布时间：2019-09-03 17:36

【摘要】：论文以智能家居系统为基础研究平台,从用户侧出发,兼顾网侧需求和用户体验,研究了楼宇住宅用电综合调度优化问题。提出了用户侧能源调度管理系统的整体设计思想及框架结构。构建了能有效降低用户用电消费,增加新能源消纳,同时为大电网稳定出力的能源调度模型。还针对用户用能特性在用户可接受程度上提出使用两种高效的智能优化算法获取用户最佳用电方案的方法。本文所提的系统架构模型可以为能源互联网中用户侧接口软件的设计提供参考,所提算法可以快速高效地解决智能家居能源管理系统中能源调配方案优化,以实现更加智能化,信息化,人性化的应用服务,提高用户体验水平。本文主要的工作分为以下几个部分:(1)综述了能源管理系统理论体系,提出数据为核心的能源管理系统模型。针对智能家居系统环境特点,对适应于智能家居系统的能源管理系统框架展开研究。分别从市场需求和用户需求出发,结合用户接受度,市场变量,行业发展环境等因素,提出以用电数据为核心的智能家居能源管理系统设计思想。同时搭建了负荷用电数据感知平台有效解决了负荷用电数据感知问题,对用电负荷实时数据的采集,传输,存储,处理给出了一套解决方案。(2)提出离散式分子动理论优化算法并实现了家庭负荷调度优化。针对用户自然用电时间集中,电网侧普遍出现的负荷高峰和低谷问题,通过分析用户用电数据得出用户用能规律和家电负荷运行规律,提出了分时段用电调度模型。针对模型维度高,多约束,强非线性的特点,提出离散式分子动理论优化算法并在该模型上对用电优化问题进行寻优求解。针对算法提出对象映射法,构成双重编码结构,大大提高了算法在本文研究问题上的优化效率,在有限的可调度空间中得出合理的用电方案。调度结果满足了保持用户体验,降低用户电费支出,增加新能源的消纳,同时可以为大电网的稳定出力等多方要求。(3)提出多目标分子动理论优化算法优化家庭能源调度并得出了更优方案。多目标分子动理论优化算法以单目标分子动理论优化算法为基础,保留了单目标分子动理论优化算法的进化机制,引入非支配排序筛选法进行精英个体筛选,提出基于欧氏距离的统计去重方法,调整了算法寻优路径。多目标分子动理论优化算法在一套测试函数测试结果显示出很强的鲁棒性和优化效率。在解决用电调度优化问题上相对于单目标算法用时更短,优化效果更好,能同时得出大量具有不同维度倾向的用电调度方案,可以满足实际应用中用户随机性需求多的情况,给用户更多的选择空间,具有非常强的应用价值。
【图文】：

用电量,全社会

据国家能源局 2017 年 1 月 24 日公布的数据，2012-2016 年的五年间，城乡居民用电占全社会总用电量的比例总体上升了 1.1 个百分点，城乡居民用量逐年增加（图 1.1）。到 2017 年初我国城乡居民用电量同比增长率即将赶上产业增长率（图 1.2），居民生活用电将在我国能源分配上占据更重要的角色[5然会推动相关产业的发展。2008 年 11 月，IBM 首次提出“智慧地球”概念，2009 年 8 月，温总理提感知中国”概念，，物联网产业从此正式列入到我国发展框架中。现在，人们对物的概念已经耳熟能详，并且吸引着一大批科研和社会工作者在创造或实践着物世界。近几年国内科技水平快速发展，社会信息服务和信息通信水平快速提高息与通信已成为工作生活中的基础服务功能。人们生活水平提高，生活习惯也改变，基本的传统的居住环境与家居理念已经逐渐显得跟不上居民日常生活对环境及生活条件的需求，居民对家居环境的提出了更高的要求，更加青睐家居化发展。智能家居便是在这种大环境下才焕发生机，并随着社会飞速发展。

全社会用电量,现代社会,高速发展,不利影响

图 1.2 2012-2017 我国全社会用电量同比增长代社会高速发展，日渐重视降低发展对环境的不利影响。能源又是限因素，因此如何获取和合理利用能源是全世界都颇为重视的问题。智泛的应用在普通用户单元，从全球视角来看，这一用电对象的数量及其域内通过一定的策略完成节能降耗，平衡负载，从而降低社会对不可用是非常有实用价值的。综合能源系统和混合能源供需结构是未来能大势所趋，也是能源研究的主要方向[13]。论文的研究工作得到国家自然科学基金“基于自动需求响应的多能互直流微网动态优化”（项目编号：61572416）、参与教育部大学生研究新性实验计划项目“基于楼宇直流微网的多种清洁能源汇集10530009)”的专项支持，并得到了上述项目经费资助，在此表示感谢研究意义源互联网技术的发展能使用户有机会通过合理调整家用电器的使用一
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU855

【参考文献】