智能用電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與初步實(shí)現(xiàn)

趙雪霖，何光宇，楊文軒，余捻宏，莫光玲

(1．清華大學(xué)電機(jī)工程及應(yīng)用電子技術(shù)系電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100084; 2．上海千貫節(jié)能科技有限公司，上海201706;3．廣州電力設(shè)計(jì)院，廣東廣州510610)

智能用電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與初步實(shí)現(xiàn)

趙雪霖1，何光宇1，楊文軒1，余捻宏2，莫光玲3

(1．清華大學(xué)電機(jī)工程及應(yīng)用電子技術(shù)系電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100084; 2．上海千貫節(jié)能科技有限公司，上海201706;3．廣州電力設(shè)計(jì)院，廣東廣州510610)

發(fā)展智能用電是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。本文綜合以往智能用電、智能家居與自動(dòng)需求響應(yīng)的認(rèn)識(shí)，提出了“智能用電網(wǎng)絡(luò)”，給出其定義。智能用電網(wǎng)絡(luò)是將用戶側(cè)的各種電器通過能量信息網(wǎng)關(guān)互連而形成的網(wǎng)絡(luò)。它旨在建立基于物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)系海量電力用戶的大型用電網(wǎng)，不僅可以幫助用戶節(jié)能，給電力用戶提供智能友好的個(gè)性化、差異化服務(wù)，還可以引導(dǎo)電力用戶靈活互動(dòng)地參與協(xié)同需求響應(yīng)，幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。智能用電網(wǎng)絡(luò)的硬件部分由智能插座、智能紅外控制器、能量信息網(wǎng)關(guān)、云端服務(wù)器、移動(dòng)終端等部分組成;軟件部分基于Android平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)。目前，該網(wǎng)絡(luò)已在清華大學(xué)紫荊公寓投入試運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果表明本文方法的可行性與有效性。

需求響應(yīng);智能用電網(wǎng)絡(luò);智能插座;節(jié)能

1 引言

近年來，我國(guó)不斷創(chuàng)下新的用電高峰，峰谷差日益變大，給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來了一定的困難。同時(shí)，嚴(yán)峻的能源與環(huán)保問題使得電力系統(tǒng)的節(jié)能減排刻不容緩。基于電力需求響應(yīng)［1-5］積極發(fā)展智能用電，是解決這些問題的新思路。

國(guó)內(nèi)外在這方面進(jìn)行了很多研究。在國(guó)外，由歐洲十國(guó)組成的EcoGrid EU聯(lián)盟實(shí)施了“EcoGrid EU項(xiàng)目”。該項(xiàng)目創(chuàng)設(shè)“實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)”，可以通過住宅內(nèi)的能量信息網(wǎng)關(guān)及控制器，實(shí)時(shí)收集以分為單位變化的市場(chǎng)價(jià)格信息并做出判斷，控制器將根據(jù)價(jià)格自動(dòng)控制家電(熱泵和電熱設(shè)備)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)［6］。美國(guó)俄亥俄州的Oberlin College的自動(dòng)化數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)［7］，Google公司推出的Google PowerMeter服務(wù)等，則是通過智能用電系統(tǒng)引進(jìn)反饋、教育和激勵(lì)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)節(jié)電節(jié)能。

在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)電機(jī)系電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提出了用戶側(cè)能量管理系統(tǒng)(U-EMS)的概念［8］，進(jìn)而設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了用戶側(cè)能量管理原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備的功率采集、總用電量計(jì)算及電器設(shè)備的通斷等基礎(chǔ)功能，開展電力需求響應(yīng)［9］。華北電網(wǎng)有限公司開發(fā)了基于高級(jí)測(cè)量體系(AMI)的面向電力用戶的家庭綜合能源管理系統(tǒng)［10］，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)家庭能耗監(jiān)測(cè)和能源優(yōu)化管理，構(gòu)建了電網(wǎng)與用戶實(shí)時(shí)互動(dòng)的新型供用電關(guān)系。

然而文獻(xiàn)［11］指出，雖然中國(guó)在智能用電互動(dòng)方面進(jìn)行了積極有益的探索，但仍有三點(diǎn)不足之處:①智能交互終端缺乏基于電價(jià)和激勵(lì)措施的技術(shù)手段;②在需求響應(yīng)決策、仿真技術(shù)和用能評(píng)測(cè)管理技術(shù)等方面的系統(tǒng)性研究較少;③滿足電力用戶個(gè)性化、差異化服務(wù)需求的互動(dòng)技術(shù)手段有待豐富。

因此，本文在智能用電的研究基礎(chǔ)上提出了“智能用電網(wǎng)絡(luò)”?！爸悄苡秒娋W(wǎng)絡(luò)”是將用戶側(cè)的各種電器通過能量信息網(wǎng)關(guān)互連而形成的網(wǎng)絡(luò)。它旨在將千家萬戶的電器連接起來，并在此基礎(chǔ)上給電力用戶提供個(gè)性化、差異化、智能友好的服務(wù)，同時(shí)方便電力用戶參與電力需求響應(yīng)，幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行等。“智能用電網(wǎng)絡(luò)”在推廣用電交互終端智能化，引導(dǎo)用戶參與電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)的靈活互動(dòng)等方面，做出了初步的嘗試。

2 智能用電網(wǎng)絡(luò)的定義

國(guó)內(nèi)目前對(duì)智能用電的內(nèi)涵形成了初步統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。智能用電綜合利用高級(jí)量測(cè)、實(shí)時(shí)通信、負(fù)荷協(xié)調(diào)控制和需求側(cè)響應(yīng)等技術(shù)，構(gòu)建電網(wǎng)與用戶電力流、信息流、業(yè)務(wù)流實(shí)時(shí)互動(dòng)的新型供用電關(guān)系［12］?！爸悄苡秒娋W(wǎng)絡(luò)”則是綜合了智能用電、智能家居、自動(dòng)需求響應(yīng)(ADR)［13］等認(rèn)識(shí)提出的新型用電網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)給出其定義如下:

智能用電網(wǎng)絡(luò)，是將用戶側(cè)的各種電器通過能量信息網(wǎng)關(guān)互連而形成的網(wǎng)絡(luò)?；谠摼W(wǎng)絡(luò)，一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，并在此基礎(chǔ)上感知電器的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)用電網(wǎng)絡(luò)的安全、健康、舒適、節(jié)能運(yùn)行;另一方面，可實(shí)現(xiàn)協(xié)同的自動(dòng)需求響應(yīng)，進(jìn)而參與電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。智能用電網(wǎng)絡(luò)中的能量信息網(wǎng)關(guān)，既是智能電網(wǎng)與用電網(wǎng)絡(luò)所轄電器的能量消費(fèi)接口，也是外部互聯(lián)網(wǎng)與所轄電器間的信息接口。智能用電網(wǎng)絡(luò)綜合物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)技術(shù)，是智能用電未來發(fā)展的方向。

3 智能用電網(wǎng)絡(luò)的功能設(shè)計(jì)

智能用電網(wǎng)絡(luò)所必需的功能可劃分為基礎(chǔ)功能、高級(jí)功能與互動(dòng)功能三部分。其中，基礎(chǔ)功能主要負(fù)責(zé)“實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制”，可以稱之為“用電SCADA”;高級(jí)功能，主要是在識(shí)別電器運(yùn)行狀態(tài)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前用電網(wǎng)絡(luò)的安全、健康、舒適、節(jié)能運(yùn)行，可以稱之為“用電EMS”;互動(dòng)功能，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前用電網(wǎng)絡(luò)與外部電網(wǎng)互動(dòng)。

3.1 基礎(chǔ)功能(“用電SCADA”)

智能用電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)功能，是實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)等，主要包括遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)等六個(gè)功能。其中，遙信、遙測(cè)、遙控與遙調(diào)完成智能用電網(wǎng)絡(luò)對(duì)用電終端的監(jiān)測(cè)與控制功能。歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能中，儲(chǔ)存了實(shí)時(shí)采集的電器設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)、有功功率、無功功率、電壓、電流信息等，并對(duì)其進(jìn)行壓縮處理。統(tǒng)計(jì)功能可針對(duì)某一用戶或某一區(qū)域用戶，對(duì)其使用的電器的工作時(shí)間、工作狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分析，得到用戶的日常電器使用習(xí)慣、電器使用能效狀況等，并進(jìn)一步給出節(jié)能建議及負(fù)荷響應(yīng)策略。

3.2 高級(jí)功能(“用電EMS”)

智能用電網(wǎng)絡(luò)的高級(jí)功能，是指在用電SCADA基礎(chǔ)上，通過電器運(yùn)行狀態(tài)的自識(shí)別、自切換，實(shí)現(xiàn)智能用電網(wǎng)絡(luò)的安全、健康、舒適、節(jié)能運(yùn)行。其中，安全運(yùn)行是指在運(yùn)行中確保用電者的人身財(cái)產(chǎn)安全和確保電器自身的安全;健康運(yùn)行是指用電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行應(yīng)盡量有利于使用者的身體健康，如通過恰當(dāng)安排電器的運(yùn)行方式，盡量避免“空調(diào)病”、飲水機(jī)反復(fù)燒開等;舒適運(yùn)行是指用電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要盡量簡(jiǎn)潔、自然，確保使用者省心、省力，并在此基礎(chǔ)上提高使用者的舒適度，為使用者創(chuàng)造舒適的工作生活環(huán)境;節(jié)能運(yùn)行，則是指在安全、健康、舒適的前提下，盡量減少能源消耗，降低溫室氣體的排放。

運(yùn)行狀態(tài)的自識(shí)別、自切換的實(shí)現(xiàn)方法分為三個(gè)階段。第一階段是建立電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)精細(xì)劃分的標(biāo)準(zhǔn)。一般而言，每一個(gè)電器工作狀態(tài)均可劃分為正常態(tài)與故障態(tài);而正常態(tài)又可劃分為:微功耗休眠、待機(jī)、無效運(yùn)行、有效運(yùn)行與異常運(yùn)行等諸多狀態(tài)。進(jìn)一步，還可針對(duì)電器設(shè)備類型，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行劃分，如空調(diào)的工作狀態(tài)可以劃分為開機(jī)、關(guān)機(jī)、制冷、制熱、保溫、通風(fēng)、除濕等多個(gè)狀態(tài)。

第二階段是實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備“運(yùn)行狀態(tài)自識(shí)別”。運(yùn)行狀態(tài)自識(shí)別，是基于智能插座、智能紅外的信息與分布于環(huán)境中的傳感器采集的數(shù)據(jù)，針對(duì)特定電器的用電特性，根據(jù)電器設(shè)備的實(shí)時(shí)功率與功率曲線，利用數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別等技術(shù)，引入情景感知等概念，對(duì)照已經(jīng)建立的電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)，判斷該電器設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。

第三階段是在“運(yùn)行狀態(tài)自識(shí)別”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備“運(yùn)行狀態(tài)自切換”。根據(jù)已經(jīng)識(shí)別的電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，綜合考慮用戶舒適度、能效最大化等因素，制定相應(yīng)的切換規(guī)則，以實(shí)現(xiàn)智能用電網(wǎng)絡(luò)的安全、健康、舒適、節(jié)能運(yùn)行。

3.3 互動(dòng)功能

智能用電網(wǎng)絡(luò)的作用，對(duì)內(nèi)是實(shí)現(xiàn)用電網(wǎng)絡(luò)的安全、健康、舒適、節(jié)能運(yùn)行，對(duì)外則是實(shí)現(xiàn)協(xié)同的自動(dòng)需求響應(yīng)，并進(jìn)而參與電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。智能用電網(wǎng)絡(luò)可以為電力用戶提供對(duì)應(yīng)的接口，供用戶選擇是否接入電網(wǎng)，參與電力需求響應(yīng)，幫助電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，從而可以參與負(fù)荷預(yù)測(cè)、保證電網(wǎng)低損耗運(yùn)行等。

電力需求響應(yīng)主要包括基于電價(jià)的需求響應(yīng)和基于激勵(lì)的需求響應(yīng)。智能用電網(wǎng)絡(luò)可針對(duì)這兩種需求響應(yīng)，設(shè)計(jì)不同的方案，使電器自動(dòng)參與需求響應(yīng)。如對(duì)于充電類電器(電動(dòng)汽車等)，可根據(jù)分時(shí)電價(jià)曲線，將充電時(shí)間避開電價(jià)高的時(shí)間區(qū)間。對(duì)于空調(diào)、冰箱等具有熱慣性的電器，可根據(jù)分時(shí)電價(jià)曲線來調(diào)整功率，比如在電價(jià)低的時(shí)候采取預(yù)冷措施，在電價(jià)高的時(shí)候短暫斷電或者將功率調(diào)低。對(duì)可中斷類的響應(yīng)，可以先與用戶簽訂合同，當(dāng)需要削峰的時(shí)候，自動(dòng)將用戶家中可以斷開的電器(如空調(diào)、熱水器等)暫時(shí)斷開，用戶同時(shí)獲得一定的補(bǔ)償。

智能用電網(wǎng)絡(luò)使電器自動(dòng)參與需求響應(yīng)，不僅避免了用戶自己進(jìn)行上述繁瑣的設(shè)置，還可以幫助用戶獲取最優(yōu)的執(zhí)行方案，從而使用戶在省心、省力的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)利益最大化，同時(shí)也幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷、優(yōu)化運(yùn)行與節(jié)能減排。

4 智能用電網(wǎng)絡(luò)的初步實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件實(shí)現(xiàn)

智能用電網(wǎng)絡(luò)主要由五個(gè)部分組成，即智能插座、智能紅外控制器、能量信息網(wǎng)關(guān)、云端服務(wù)器和客戶端(移動(dòng)終端)。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能用電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig．1Structure of smart electric appliance network

其中，智能插座和智能紅外控制器中都內(nèi)置了ZigBee［14］芯片。智能插座可實(shí)現(xiàn)電器的開關(guān)控制及功率、電壓與電流等信息的測(cè)量;智能紅外控制器可實(shí)現(xiàn)電器的紅外控制。能量信息網(wǎng)關(guān)由Android平板和ZigBee協(xié)調(diào)器組成;平板通過串口與協(xié)調(diào)器通信，通過Wi-Fi與云端服務(wù)器通信。云端服務(wù)器為移動(dòng)終端和能量信息網(wǎng)關(guān)的連接中樞，可對(duì)電器設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算與優(yōu)化等。移動(dòng)終端可以為用戶的智能手機(jī)或平板等隨身設(shè)備，用戶通過智能用電網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

智能用電網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)可以劃分成兩個(gè)層次。第一個(gè)層次是以每個(gè)住宅或樓宇中的每個(gè)樓層為單位構(gòu)成的本地子系統(tǒng)。本地子系統(tǒng)的中樞為本地能量信息網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過智能插座和智能紅外來實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制和監(jiān)測(cè)。第二個(gè)層次是由每個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的大系統(tǒng)。本地能量信息網(wǎng)關(guān)通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接到云端服務(wù)器，移動(dòng)終端通過訪問云端服務(wù)器及本地子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能用電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)功能、高級(jí)功能與互動(dòng)功能。

4.2 軟件實(shí)現(xiàn)

智能用電網(wǎng)絡(luò)主要的軟件部分包括本地平板及手機(jī)客戶端，均使用Android平臺(tái)開發(fā)。軟件架構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件分層結(jié)構(gòu)圖Fig．2Hierarchical structure of APP

軟件架構(gòu)分為四層，分別為界面、算法、接口及數(shù)據(jù)。界面層主要包括智能生活、綠色生活、系統(tǒng)設(shè)置三部分，其中智能生活主要提供電器的監(jiān)測(cè)與控制功能，綠色生活實(shí)現(xiàn)電器的安全、健康、節(jié)能運(yùn)行等。算法層包括節(jié)能建模及優(yōu)化算法，需求響應(yīng)、用電安全及控制指令邏輯等部分的實(shí)現(xiàn)方法。接口層處理平板的串口通信及互聯(lián)網(wǎng)通信。數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)了電器設(shè)備的數(shù)量、類型等固有信息及其運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，算法處理得到的節(jié)能數(shù)據(jù)、操作指令等數(shù)據(jù)，以及電價(jià)信息、實(shí)時(shí)天氣、電力需求響應(yīng)調(diào)度信息等數(shù)據(jù)。

5 智能用電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行

目前，一個(gè)小型的智能用電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在清華大學(xué)紫荊公寓宿舍區(qū)搭建成功并試運(yùn)行。清華大學(xué)紫荊公寓每個(gè)宿舍有一臺(tái)空調(diào)，一臺(tái)飲水機(jī)，四個(gè)充電臺(tái)燈和四臺(tái)筆記本電腦。以班級(jí)為單位組成一個(gè)子系統(tǒng);每層樓有三到四個(gè)子系統(tǒng)。圖3展示了最簡(jiǎn)單的智能用電網(wǎng)絡(luò)，包括了智能用電網(wǎng)絡(luò)中的能量信息網(wǎng)關(guān)、智能插座、電器(臺(tái)燈)三個(gè)部分。系統(tǒng)可將測(cè)得的不同電器設(shè)備的功率數(shù)值導(dǎo)出并得到相應(yīng)功率曲線。

圖3 智能用電網(wǎng)絡(luò)的基本模型Fig．3Basic model of smart electric appliance network

(1)筆記本電腦功率曲線

圖4(a)為針對(duì)某臺(tái)筆記本電腦測(cè)量得到的功率曲線，具體時(shí)間段對(duì)應(yīng)的電腦使用狀態(tài)見表1。結(jié)合圖表分析可知，筆記本電腦的睡眠功耗巨大，智能用電網(wǎng)絡(luò)可通過“運(yùn)行狀態(tài)自識(shí)別”、“運(yùn)行狀態(tài)自切換”等，為使用者提供節(jié)能建議和策略支持。

表1 筆記本電腦的使用狀態(tài)與時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系Tab．1Corresponding relation of laptop’s state and time

(2)空調(diào)功率曲線

圖4(b)為針對(duì)某臺(tái)空調(diào)測(cè)量得到的從下午14時(shí)到夜晚21時(shí)的功率曲線。從圖中可以看出，空調(diào)交替運(yùn)行于最大功率和低功率狀態(tài)，原因在于當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到臨界閾值時(shí)，空調(diào)不再制熱或制冷，而進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。這不僅浪費(fèi)能耗，還對(duì)人體健康不利。此時(shí)可調(diào)高溫度至合適的值，在節(jié)電同時(shí)保障使用者的健康。另外，可利用空調(diào)熱慣性，在用電高峰期間將空調(diào)暫時(shí)性關(guān)閉，從而幫助電網(wǎng)削峰。智能用電網(wǎng)絡(luò)提供諸如此類的最優(yōu)設(shè)置建議，幫助使用者在了解電器能耗的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)安全、健康、舒適、節(jié)能的用電，參與電網(wǎng)的協(xié)同需求響應(yīng)。

圖4 筆記本電腦、空調(diào)運(yùn)行功率曲線Fig．4Power graph of laptop and air-conditioner

6 結(jié)論

本文在分析國(guó)內(nèi)外智能用電發(fā)展的基礎(chǔ)上，綜合以往智能用電和智能家居的認(rèn)識(shí)，給出了智能用電網(wǎng)絡(luò)的定義，并進(jìn)一步從功能設(shè)計(jì)、軟硬件實(shí)現(xiàn)方法、試運(yùn)行三個(gè)方面對(duì)其展開了詳細(xì)的介紹。智能用電網(wǎng)絡(luò)在對(duì)電器進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制的基礎(chǔ)上感知電器的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)用電網(wǎng)絡(luò)的安全、健康、舒適、節(jié)能運(yùn)行，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)協(xié)同需求響應(yīng)，參與電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。智能用電網(wǎng)絡(luò)綜合了物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與智能用電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，搭建簡(jiǎn)單，功能豐富，界面友好，給用戶提供了智能友好的個(gè)性化、差異化服務(wù)，引導(dǎo)用戶參與協(xié)同需求響應(yīng)，幫助電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，兼顧了電力用戶和電網(wǎng)的利益需求，是電力需求響應(yīng)與智能用電發(fā)展的一個(gè)可行實(shí)現(xiàn)方向。

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Design and initial implementation of smart electric appliance network

ZHAO Xue-lin1，HE Guang-yu1，YANG Wen-xuan1，YU Nian-hong2，MO Guang-ling3
(1．State Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments，Department of Electrical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China; 2．Shanghai Qianguan Energy-saving Technology Co．Ltd．，Shanghai 201706，China; 3．Guangzhou Electric Power Design Institute，Guangzhou 510610，China)

Development of intelligent electricity is one of the important aspects of building the smart grid．Based on previous concepts of intelligent electricity，smart home and automatic demand response，this paper presents the definition of the smart electric appliance network．The smart electric appliance network is to form a network combined of the user side’s all kinds of electrical appliances by the energy information gateway．It is aimed at building a network based on the Internet of Things，the Internet and the smart grid technology with the massive electricity users．The smart electricity network can not only help power consumers save energy and provide them with intelligent，friendly，personalized and differentiated services，but can also guide power consumers to participate in the collabo-rative demand response in a flexible interactive way to help achieve the optimal operation of the power grid．The hardware part of the smart electric appliance network consists of the smart sockets，the smart infrared controllers，the energy information gateways，the cloud servers，the mobile devices and other components．The software part of the smart electric appliance network is developed on the Android platform．Currently，the smart electric appliance network has been put into trial operation in Tsinghua ZiJing dormitory，and the results show that the proposed method is feasible and effective．

demand response;smart electric appliance network;smart sockets;energy saving

TM73

A

1003-3076(2014)10-0052-06

2014-03-23

國(guó)家863科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012AA050201)

趙雪霖(1991-)，女，江蘇籍，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橛脩魝?cè)能量管理系統(tǒng)、電器節(jié)能;何光宇(1972-)，男，湖南籍，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)、最優(yōu)潮流、狀態(tài)估計(jì)、先進(jìn)能量管理系統(tǒng)、用戶側(cè)能量管理系統(tǒng)(通信作者)。