基于分布式光伏電站和儲(chǔ)能系統(tǒng)的家庭能效管理策略研究

高琳，王志新，鄒建龍，史莉

（1.上海交通大學(xué)電氣工程系，上海200240；2.嘉興清源電氣科技有限公司，浙江嘉興314031；3.上海納杰電氣成套有限公司，上海200900）

基于分布式光伏電站和儲(chǔ)能系統(tǒng)的家庭能效管理策略研究

高琳1，王志新1，鄒建龍2，史莉3

（1.上海交通大學(xué)電氣工程系，上海200240；2.嘉興清源電氣科技有限公司，浙江嘉興314031；3.上海納杰電氣成套有限公司，上海200900）

作為智能電網(wǎng)的重要領(lǐng)域,分布式光伏發(fā)電具有清潔高效、布局分散靈活、對(duì)電網(wǎng)起到削峰填谷的作用等優(yōu)點(diǎn),對(duì)優(yōu)化大電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。發(fā)展可再生能源是對(duì)現(xiàn)在火電為主的能源結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充和改善,受到政府大力的推廣和社會(huì)廣泛的關(guān)注,因此分布式光伏發(fā)電在居民側(cè)的應(yīng)用得到快速的發(fā)展。隨著安裝戶用分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的用戶增多,對(duì)戶用分布式光伏發(fā)電以及家庭用電進(jìn)行控制管理、信息采集和能量?jī)?yōu)化具有重要意義。因此,如何結(jié)合分布式光伏電站和儲(chǔ)能系統(tǒng)使家庭用電更安全高效、智能合理,提高家庭用電效益,縮短分布式光伏系統(tǒng)成本回收周期等問(wèn)題成了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

智能電網(wǎng)與分布式電源的結(jié)合,催生了家庭能效管理概念的提出和發(fā)展。結(jié)合分時(shí)電價(jià)、光伏出力情況和家庭負(fù)荷運(yùn)行特性,根據(jù)家庭能效管理策略對(duì)家庭負(fù)荷用電進(jìn)行合理調(diào)度,同時(shí)對(duì)分布式光伏電站與儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭負(fù)荷的優(yōu)化利用,提高家庭用電經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)能對(duì)電網(wǎng)起到削峰填谷的作用,增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息控制技術(shù)的不斷發(fā)展,智能化家居得到快速發(fā)展。智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能,還讓用戶能夠用更方便的手段來(lái)管理家庭設(shè)備,在家庭外部也能對(duì)家庭內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,幫助用戶進(jìn)行家庭能效管理,生活質(zhì)量得到極大的提高[1]。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng),主要由家庭網(wǎng)絡(luò)、家庭服務(wù)器和手機(jī)終端3部分構(gòu)成。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效且可擴(kuò)展性良好。智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 家庭網(wǎng)絡(luò)

家庭網(wǎng)絡(luò)是智能家居系統(tǒng)中重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),它將各種可控的家庭負(fù)荷作為節(jié)點(diǎn)組網(wǎng),在家庭內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸,可以實(shí)現(xiàn)多種能源管理功能[2]。家庭網(wǎng)絡(luò)可采用有線和無(wú)線2種通信方式,相比于傳統(tǒng)有線方案,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安裝維護(hù)更為簡(jiǎn)便可靠,同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。與其他的短距離無(wú)線技術(shù)相比,ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是組建家庭網(wǎng)絡(luò)的首選方案[3]。ZigBee技術(shù)作為一種基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的雙向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它的突出特點(diǎn)有低成本、低功耗、近距離、低復(fù)雜度以及高安全等[4]。支持ZigBee技術(shù)的芯片價(jià)格也很便宜,這可以大大降低智能家居系統(tǒng)的成本。

因此本系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡(luò)使用ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò),主要由ZigBee協(xié)調(diào)器和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建立和管理,它的通信距離可以覆蓋正常的家庭居住環(huán)境,所以采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),所有終端節(jié)點(diǎn)均可與協(xié)調(diào)器直接通信。目前系統(tǒng)的ZigBee協(xié)調(diào)器采用CC2530單片機(jī)[5],并采用IAR embedded workbench來(lái)編譯程序。

ZigBee終端節(jié)點(diǎn)分別位于室內(nèi)不同位置,與電能計(jì)量模塊連接,用于采集負(fù)荷電能信息,同時(shí)與開(kāi)關(guān)繼電器模塊連接,通過(guò)觸發(fā)繼電器執(zhí)行協(xié)調(diào)器發(fā)來(lái)的控制命令,它們集合成了智能插座。家庭負(fù)荷通過(guò)智能插座連接電源,智能插座可以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的開(kāi)關(guān)控制以及對(duì)負(fù)荷電能信息的采集。

1.2 家庭服務(wù)器

家庭服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)管理核心。家庭服務(wù)器可以查詢各負(fù)荷運(yùn)行狀況、遠(yuǎn)程控制負(fù)荷開(kāi)關(guān),并且負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各用電負(fù)荷電能信息。本系統(tǒng)中,家庭服務(wù)器和ZigBee協(xié)調(diào)器共同構(gòu)成了家庭網(wǎng)關(guān),負(fù)責(zé)連接外部網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。家庭服務(wù)器與協(xié)調(diào)器通過(guò)串口進(jìn)行通信,通過(guò)ZigBee協(xié)調(diào)器獲得終端節(jié)點(diǎn)采集的電能數(shù)據(jù),并將控制命令通過(guò)協(xié)調(diào)器發(fā)送給終端節(jié)點(diǎn)。同時(shí)家庭服務(wù)器通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)終端連接,通過(guò)Socket通信與手機(jī)終端傳輸數(shù)據(jù)。

家庭服務(wù)器也是智能家居系統(tǒng)的控制中心,對(duì)家庭負(fù)荷和戶用分布式能源進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理。家庭服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取家庭能耗狀態(tài),通過(guò)對(duì)采集到的負(fù)荷用電信息、光伏出力數(shù)據(jù)的分析處理,進(jìn)行家庭用電調(diào)度,實(shí)現(xiàn)家庭能效管理。

1.3 手機(jī)終端

手機(jī)終端為用戶提供遠(yuǎn)程操作平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。手機(jī)客戶端基于安卓系統(tǒng)開(kāi)發(fā),在Eclipse軟件環(huán)境下,采用Java語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。手機(jī)終端通過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或WIFI網(wǎng)絡(luò)連接家庭服務(wù)器,接收家庭服務(wù)器發(fā)出的用電信息并在界面顯示,同時(shí)手機(jī)終端把控制命令發(fā)送到家庭服務(wù)器,由家庭服務(wù)器完成對(duì)負(fù)荷的控制。用戶通過(guò)在手機(jī)客戶端進(jìn)行操作,就可以直接查看各負(fù)荷用電情況以及運(yùn)行狀態(tài),并直接控制負(fù)荷的開(kāi)斷,另外,用戶還可以在手機(jī)客戶端進(jìn)行設(shè)置,讓負(fù)荷在指定時(shí)間段內(nèi)開(kāi)啟或關(guān)閉。

2 家庭能效管理系統(tǒng)

本文將智能家居系統(tǒng)和戶用分布式光伏電站與儲(chǔ)能系統(tǒng)相結(jié)合,在家庭服務(wù)器中加入家庭能效管理策略,實(shí)現(xiàn)家庭能效管理。家庭能效管理系統(tǒng)根據(jù)峰谷分時(shí)電價(jià)和光伏出力情況,以及對(duì)負(fù)荷用電信息的分析處理,通過(guò)分析建模找到最優(yōu)的家庭用電方案。根據(jù)最優(yōu)用電方案,系統(tǒng)通過(guò)對(duì)光伏電站和儲(chǔ)能電池充放電的協(xié)調(diào)控制,以及對(duì)家庭負(fù)荷的用電調(diào)度,實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭負(fù)荷的優(yōu)化利用,提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。家庭能效管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

家庭能效管理系統(tǒng)主要包含光伏陣列、蓄電池、逆變器、家庭服務(wù)器以及家庭負(fù)荷等部分。家庭服務(wù)器能與逆變器、智能插座進(jìn)行通信,并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

光伏陣列由多塊太陽(yáng)能電池板組成,光伏陣列接受日照后發(fā)出直流電能,通過(guò)逆變器實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制,實(shí)時(shí)的功率輸出信息會(huì)傳送到家庭服務(wù)器。光伏電池板和儲(chǔ)能蓄電池接入家庭供電入口,并與電網(wǎng)相連。戶用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)既可以為家庭負(fù)荷供電,又可以把多余電量輸送到配電網(wǎng)。儲(chǔ)能蓄電池負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電能,并在光伏發(fā)電量不足時(shí)向負(fù)荷供電。電網(wǎng)與家庭存在雙向電能交換,需安裝雙向計(jì)量電能表對(duì)電網(wǎng)與家庭之間的功率交換進(jìn)行雙向計(jì)量[6]。

圖2 家庭能效管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對(duì)于普通家庭用戶,可以認(rèn)為在一定時(shí)期內(nèi)家庭負(fù)荷的用電時(shí)間相對(duì)固定。用戶負(fù)荷按其可調(diào)度性大致可分為3類,包括重要負(fù)荷、可調(diào)整負(fù)荷、可平移負(fù)荷[7—8]。重要負(fù)荷是指必須在特定的時(shí)間段內(nèi)供電的負(fù)荷,如：照明、冰箱等;可調(diào)整負(fù)荷是指需求量在一定范圍內(nèi)可變的負(fù)荷,如：暖氣、空調(diào)等;可平移負(fù)荷是指負(fù)荷供電時(shí)間可按計(jì)劃變動(dòng)的負(fù)荷,如：洗衣機(jī)、消毒柜、熱水器等。家庭負(fù)荷中存在著一定的可平移負(fù)荷。家庭服務(wù)器通過(guò)與智能插座的通信與控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的平移。因此在峰谷分時(shí)電價(jià)的條件下,家庭能效管理系統(tǒng)可以對(duì)可平移負(fù)荷的開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行合理調(diào)度,有利于提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性[9—10]。同時(shí)有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)范圍的削峰填谷作用,增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 家庭能效管理數(shù)學(xué)模型及控制策略

3.1 家庭能效管理數(shù)學(xué)模型

為了實(shí)現(xiàn)有效的家庭能效管理,需要建立家庭用電總費(fèi)用的數(shù)學(xué)模型。本文以一天為1個(gè)周期進(jìn)行家庭能效管理,將一天24 h平均分為n個(gè)時(shí)間段,將連續(xù)性問(wèn)題離散化,當(dāng)n足夠大時(shí),每個(gè)時(shí)間段足夠小,可以認(rèn)為各個(gè)變量值在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)保持不變。

在t時(shí)間段內(nèi),通過(guò)家庭負(fù)荷用電功率、光伏發(fā)電功率、蓄電池發(fā)出功率和家庭從電網(wǎng)吸收功率的關(guān)系,可以得到系統(tǒng)內(nèi)的功率平衡方程為

家庭光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用“自發(fā)自用,余電上網(wǎng)”運(yùn)行模式,余電上網(wǎng)可以獲得售電收益,另外光伏發(fā)電還可獲得光伏補(bǔ)貼。因此家庭用電總費(fèi)用表示為電網(wǎng)用電費(fèi)用減去余電上網(wǎng)的收益,再減去光伏補(bǔ)貼。目前有很多地區(qū)實(shí)行峰谷電價(jià)制度,在用電高峰時(shí)段電價(jià)較高,在低谷時(shí)段則較低。結(jié)合分時(shí)電價(jià),一天n個(gè)時(shí)間段內(nèi)家庭用電總費(fèi)用為

式中：C為一天內(nèi)家庭用電總費(fèi)用;fPV為光伏發(fā)電補(bǔ)貼單價(jià)為1個(gè)時(shí)間段的時(shí)間。

式(2）中ft的表達(dá)式為

式中：PL,i為第i個(gè)可平移負(fù)荷的工作功率;TL,i為第i個(gè)可平移負(fù)荷的開(kāi)始工作時(shí)間;Δti為第i個(gè)可平移負(fù)荷的工作時(shí)長(zhǎng)為第i個(gè)可平移負(fù)荷的開(kāi)始工作時(shí)間的范圍。均為確定值。

3.2 控制策略

家庭能效管理的目標(biāo)為經(jīng)濟(jì)效益最大化,即以家庭用電總費(fèi)用C最低化為目標(biāo)建立目標(biāo)函數(shù)。由可平移負(fù)荷模型可知,結(jié)合分時(shí)電價(jià)改變可平移負(fù)荷的開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間TL,i可以改變家庭負(fù)荷總功率,從而降低家庭用電總費(fèi)用。

另外,對(duì)于光伏發(fā)電和儲(chǔ)能電池的控制策略為：在用電高峰時(shí)段,首先將光伏發(fā)電全部利用,光伏發(fā)電大于負(fù)荷功率時(shí),多余電量余電上網(wǎng)。光伏發(fā)電小于負(fù)荷功率時(shí),其余電量盡量由蓄電池提供,除非蓄電池達(dá)到最小荷電狀態(tài)時(shí),不夠的用電量由電網(wǎng)補(bǔ)充。在用電低谷時(shí)段,蓄電池以最大充電功率充電,利用儲(chǔ)能將電能先存儲(chǔ)起來(lái),所有負(fù)荷用電從電網(wǎng)補(bǔ)充。

同時(shí)要考慮蓄電池的最大充放電功率和容量對(duì)蓄電池的充放電行為的限制。蓄電池充放電功率和荷電狀態(tài)的限制為

式(6）中：Pbmax為蓄電池的最大充放電功率;式(7）中SOCt為t時(shí)段內(nèi)蓄電池的荷電狀態(tài);SOCmin為蓄電池荷電狀態(tài)的最小值;SOCmax為蓄電池荷電狀態(tài)的最大值。

根據(jù)控制策略,對(duì)儲(chǔ)能電池充放電功率進(jìn)行優(yōu)化控制。在高峰時(shí)段為用電高峰時(shí)段的開(kāi)始時(shí)間,t2為用電高峰時(shí)段的結(jié)束時(shí)間時(shí),蓄電池的放電功率取值為

需要計(jì)算蓄電池的荷電狀態(tài),蓄電池在充放電過(guò)程中的荷電狀態(tài)與充放電功率的關(guān)系為[13]

式(10）描述的是充電過(guò)程中蓄電池荷電狀態(tài)與充電功率的關(guān)系,此時(shí)為負(fù);式(11）描述的是放電過(guò)程中蓄電池荷電狀態(tài)與放電功率的關(guān)系,此時(shí)時(shí)段內(nèi)蓄電池的荷電狀態(tài);σ為蓄電池的自放電率,當(dāng)時(shí)間間隔很小,自放電率接近于0%;ηch表示蓄電池的充電效率,ηdis表示蓄電池的放電效率;Ebmax表示蓄電池的最大容量。

綜合上述分析,家庭能效優(yōu)化問(wèn)題可以總結(jié)為確定可平移負(fù)荷的開(kāi)始工作時(shí)間以及每個(gè)時(shí)刻儲(chǔ)能電池的充放電功率,以達(dá)到用電總費(fèi)用最低化的目標(biāo),描述如下。

目標(biāo)函數(shù)

4 算例分析

為了驗(yàn)證本文所提出的家庭能效管理方法的有效性,結(jié)合上海某家庭用戶家用電器設(shè)備進(jìn)行仿真和分析。家庭能效管理系統(tǒng)由光伏電池板、蓄電池、逆變器、家庭服務(wù)器和家庭負(fù)荷等部分組成。系統(tǒng)配置參數(shù)如表1所示。

表1 系統(tǒng)配置參數(shù)表

上海市居民生活用電實(shí)行峰、谷分時(shí)電價(jià),峰時(shí)段為6：00～22：00,電價(jià)為0.617元/kWh;谷時(shí)段為22：00～次日6：00,電價(jià)為0.307元//kWh。光伏余電上網(wǎng)電價(jià)為0.404 8元//kWh。上海市的光伏發(fā)電補(bǔ)貼包括0.42元/kWh的國(guó)家補(bǔ)貼以及0.4元/kWh的地方補(bǔ)貼,總共為0.82元/kWh。

假設(shè)蓄電池的最大充放電功率為1.5 kW;荷電狀態(tài)的最小值取為0.2,荷電狀態(tài)的最大值取為0.9,蓄電池的初始荷電狀態(tài)SOC1設(shè)置為0.2;蓄電池的充放電效率取為0.9。

取n=144,將一天24 h平均分為144個(gè)時(shí)間段,每個(gè)時(shí)間段有10 min。圖3為某日光伏系統(tǒng)的發(fā)電功率曲線圖。家庭負(fù)荷的運(yùn)行參數(shù)如表2所示,其中,洗衣機(jī)和熱水器為可平移負(fù)荷。

圖3 光伏發(fā)電功率曲線

表2 家庭負(fù)荷運(yùn)行參數(shù)列表

基于表2上述數(shù)據(jù),利用Matlab對(duì)家庭負(fù)荷的優(yōu)化管理進(jìn)行仿真研究。根據(jù)家庭能效管理算法,找到最優(yōu)的家庭用電方案,使一天的用電總費(fèi)用最低。仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 一天中的家庭用電總費(fèi)用曲線

經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算得到,TL,1=133,TL,2=132時(shí),家庭用電總費(fèi)用最低。即洗衣機(jī)的開(kāi)始工作時(shí)間為22：00,熱水器的開(kāi)始工作時(shí)間為21：50。

圖4表示一天中從0：00～24：00的家庭用電總費(fèi)用的變化曲線。曲線1為沒(méi)有經(jīng)過(guò)家庭能效管理的總費(fèi)用曲線,曲線2為經(jīng)過(guò)調(diào)整可平移負(fù)荷的工作時(shí)間以及加入儲(chǔ)能電池充放電管理后的總費(fèi)用曲線。

家庭用電總費(fèi)用為負(fù)時(shí)表示余電上網(wǎng)的收益加上光伏補(bǔ)貼大于電網(wǎng)用電費(fèi)用?？梢钥闯銮€1在6：00之后隨著光伏出力的增加產(chǎn)生了余電上網(wǎng)的收益和光伏補(bǔ)貼,用電總費(fèi)用在不斷減小。直到17：00之后隨著光伏出力逐漸減弱為0,負(fù)荷需要從電網(wǎng)吸收電量,使得用電總費(fèi)用開(kāi)始增加。最終到24：00時(shí),用電總費(fèi)用C=-2.02元。

經(jīng)過(guò)家庭能效管理后,從曲線2可以看出,在0：00之后由于蓄電池從電網(wǎng)吸收電量充電,用電總費(fèi)用增加較快。在17：00之后光伏發(fā)電量不足,由蓄電池向負(fù)荷供電,用電總費(fèi)用的增加速度明顯慢于曲線1。而可平移負(fù)荷的用電調(diào)度也使得用電總費(fèi)用進(jìn)一步減少,最終到24：00時(shí),用電總費(fèi)用C=-4.10元。因此在加入家庭能效管理后,這一天的家庭用電總費(fèi)用減少了2.08元。

仿真結(jié)果說(shuō)明了家庭能效管理算法的正確性,能有效提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng),并與戶用分布式光伏電站與儲(chǔ)能系統(tǒng)相結(jié)合,加入家庭能效管理策略,實(shí)現(xiàn)家庭能效管理。本文建立了家庭能效管理數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合峰谷分時(shí)電價(jià)給出了家庭能效管理的控制算法。仿真結(jié)果表明該算法能有效地決策儲(chǔ)能電池的充放電功率及可平移負(fù)荷的工作時(shí)間,有效節(jié)省了家庭用電費(fèi)用,提高了經(jīng)濟(jì)效益,也能起到削峰填谷的作用。證明了該能效管理算法的正確性和可行性。D

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（本欄責(zé)任編輯 馬雷）

Research on home energy efficiency management strategy based on distributed photovoltaic power station and energy storage system

GAO Lin1,WANG Zhi?xin1,ZOU Jian?long2,SHI Li3
(1 Department of Electrical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China; 2 Jiaxing Qingyuan Electrical Technology Co.,Ltd.,Jiaxing 314031,China; 3 Shanghai Najie Electric Unit Ltd.,Shanghai 200900,China）

設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng),該系統(tǒng)由家庭網(wǎng)絡(luò)、家庭服務(wù)器和手機(jī)終端構(gòu)成,簡(jiǎn)單有效且可擴(kuò)展性良好。研究了基于分布式光伏電站和儲(chǔ)能系統(tǒng)的家庭能效管理系統(tǒng),通過(guò)建立家庭用電總費(fèi)用最低的目標(biāo)函數(shù),結(jié)合分時(shí)電價(jià)給出了家庭能效管理的控制策略。通過(guò)決策儲(chǔ)能電池的充放電功率以及可平移負(fù)荷的工作時(shí)間,實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭負(fù)荷的優(yōu)化利用,提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化,也能起到削峰填谷的作用。最后,結(jié)合某家庭用戶家用電器設(shè)備進(jìn)行仿真測(cè)試,結(jié)果表明該能效管理算法能有效節(jié)省家庭用電總費(fèi)用,證明算法的有效性和可行性。

智能家居;能效管理;分布式光伏電站;蓄電池;可平移負(fù)荷

In this paper,a smart home system based on ZigBee technology is designed.The system includes home network,home server and mobile terminal.The program is simple,effective and scalable.This paper studies the home efficiency management sys?tem based on distributed photovoltaic power station and energy stor?age system.Through the establishment of the objective function of minimizing the household electricity cost,the control strategy of home efficiency management is given,based on time?of?use electric?ity price.By deciding the charge and discharge power of energy stor?age battery and working time of shiftable loads,the optimal utiliza?tion of home loads can be realized,in order to improve operation economy and maximize economic benefits.It can also play the role of peak load shifting.Finally,combined with home appliances of a home user,the proposed algorithm is tested.The simulation results show that the algorithm can effectively save the household electrici?tycost,anddemonstratethatthealgorithmiseffectiveandfeasible.

smart home;energy efficiency management;dis?tributed photovoltaic power station;power storage battery;shifting load

1009-1831（2017）02-0020-05

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.02.005

TM714；TK018

B

2016-09-19

國(guó)家863計(jì)劃(2014AA052005）;國(guó)家自然科學(xué)基金(51377105）;上海市教育發(fā)展基金項(xiàng)目(2015LM11）;上海市閔行區(qū)重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)計(jì)劃資助(2015MH103）

高琳(1992）,女,江蘇無(wú)錫人,碩士研究生,研究方向?yàn)榉植际焦夥l(fā)電;王志新(1964）,男,貴州遵義人,博士生導(dǎo)師,教授,研究方向?yàn)橹悄芘潆娂夹g(shù)、分布式發(fā)電及風(fēng)電并網(wǎng)控制、電機(jī)控制與系統(tǒng)節(jié)能。