【摘要】：目前,可再生能源發(fā)電和分布式儲能系統(tǒng)等智能供用能設(shè)備的發(fā)展,一定程度上模糊了能源產(chǎn)業(yè)的供需界限,用戶由電能的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)消費者。然而由于可再生能源的間歇性和隨機性,其大規(guī)模的接入會對電網(wǎng)的正常運行帶來很大的沖擊。相關(guān)研究表明,在需求側(cè)能源互聯(lián)的角度可以有效抑制可再生能源的并網(wǎng)功率,使之滿足預(yù)期值,同時負(fù)荷的峰谷差也能明顯減小。本文依托國家電網(wǎng)科技項目“面向客戶側(cè)能源互聯(lián)的智能用電靈活接入與互動服務(wù)技術(shù)研究(YDB17201700249)”,構(gòu)建了客戶側(cè)家庭能量管理系統(tǒng),并設(shè)計開發(fā)了即插即用接入終端,實現(xiàn)客戶側(cè)的需求響應(yīng)。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,研究了家庭能量管理系統(tǒng)的主要功能,并對光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)、熱水器和電動汽車進行數(shù)學(xué)建模。以4種典型的供用能設(shè)備為對象,采用粒子群算法,得出日前優(yōu)化用電方案。利用模型預(yù)測控制理論,當(dāng)實際光伏出力與日前預(yù)測存在偏差時,通過模型預(yù)測,以蓄電池的充放電功率為控制變量,使得被控制量盡可能的追蹤日前預(yù)測。結(jié)果表明,用電習(xí)慣、供用能設(shè)備的互聯(lián)互通等因素都可以降低用戶的運行成本,用戶參與需求響應(yīng)業(yè)務(wù)既可以緩解用電高峰時期的供電壓力,同時多余的電能也可以向電網(wǎng)售電,獲得更多的經(jīng)濟效益。然后,用戶參與需求響應(yīng)業(yè)務(wù)需要在電網(wǎng)側(cè)和客戶側(cè)建立交互通道,鑒于此,分析了即插即用接入終端的功能定位,并對即插即用的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。終端作為外接設(shè)備與電網(wǎng)管理平臺之間的通信橋梁,主要實現(xiàn)設(shè)備的協(xié)議識別、協(xié)議庫的建立、需求響應(yīng)命令的管理與執(zhí)行等功能�；诖�,本文研究了 3種即插即用的關(guān)鍵技術(shù),分別是多協(xié)議自動識別柔性匹配技術(shù)、基于HeartBeat信息的實時監(jiān)測技術(shù)以及基于XML的可擴展電子表單的設(shè)計方法。最后,本文完成了即插即用接入終端的硬件設(shè)計和軟件開發(fā),并進行試驗驗證。硬件方面,設(shè)計了終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,采用模塊化和嵌入式的設(shè)計理念,模塊間功能獨立,有良好的可擴展性,且方便后期維護。軟件方面,對系統(tǒng)的應(yīng)用層進行研究,采用面向連接的socket編程建立通信線程,開發(fā)系統(tǒng)的上行通信、下行通信以及人機交互模塊,實現(xiàn)外接設(shè)備和管理平臺的雙向互動。通過調(diào)研選擇電動汽車充電樁、電熱水器、光伏逆變器作為試驗對象,接入中國電科院供需互動實驗室的智慧能源管理系統(tǒng),驗證電網(wǎng)管理平臺可以通過此終端實現(xiàn)客戶側(cè)的需求響應(yīng)業(yè)務(wù),證明本文所設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)的有效性與可實施性。
【圖文】：

２．２．２組成部分逡逑本文所構(gòu)建的家庭能量管理系統(tǒng)主要由控制終端、用能設(shè)備、儲能系統(tǒng)、分逡逑布式能源等部分組成，如圖２－１所示。根據(jù)用能設(shè)備和電網(wǎng)的互動能力，客戶側(cè)的逡逑用能負(fù)荷分為可控負(fù)荷和不可控負(fù)荷兩類�？煽刎�(fù)荷如洗碗機、烘干機、電飯煲、逡逑熱水器、空調(diào)等，在保證用戶正常生活的前提下，可對這些設(shè)備的運行進行優(yōu)化逡逑控制，從而實現(xiàn)客戶側(cè)的需求響應(yīng)。不可控負(fù)荷如電腦、冰箱、打印機、電視機、逡逑照明系統(tǒng)等，對這些設(shè)備進行調(diào)控會直接影響用戶正常使用，降低用戶的滿意度，逡逑因此這類負(fù)荷在需求響應(yīng)中應(yīng)得到優(yōu)先滿足。逡逑｜邐Ｉ逡逑分布式電源邐｜逡逑！邐＿邋丨葚義�？ｉ丨卑丨冲！辶x希懾五遑板巍福嗚義希懾危懾�、、、，，＊一一一’鍐璀逦赌道_義廈佩澹福摺瑰�；Nｎ丨逡逑移ｙ＊邐Ｉ邋�。耍濉澹椋颍殄�！邋＾邋１｜邋■邋ｉ邋！＾＾�。蒎义希荩″澹蓿�？｜邋！邋ｉ邋ｉ＾＞ｉ！逡逑可控負(fù)荷邐不可控負(fù)荷邐電動汽車逡逑圖２－１家庭能量管理系統(tǒng)框圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＨＥＭＳ逡逑電動汽車是一種特殊的用電設(shè)備，既可以通過電網(wǎng)（ｇｒｉｄ邋ｔｏ邋ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｇ２Ｖ）進逡逑行充電，又可以向家庭中其他用電設(shè)備放電（ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｔｏ邋ｈｏｍｅ，邋Ｖ２Ｈ），不僅提高了逡逑用戶用電的可靠性和穩(wěn)定性，還可以降低電費［４８，４９］。若局部配電網(wǎng)有大規(guī)模的電逡逑動汽車接入

式（２－１２）、式（２－１３）分別表示電動汽車蓄電池在ｒ時刻充電、放電狀態(tài)的逡逑ＳＯＣ。此外，充放電循環(huán)次數(shù)和充放電的功率大小與電池的使用壽命息息相關(guān)。逡逑如圖２－３所示，電池的ＳＯＣ和充放電功率需要有一組約束條件，如下所示：逡逑＾ＥＶ邋＾邋＾，ＥＶ邋＾邋＾ＥＶ邐（２－１４）逡逑ｄ邐（２－１５）逡逑（２－１６）逡逑式中，，５＾ＥＶ、５＾ＥＶ分別表示電動汽車最小允許ＳＯＣ、最大允許ＳＯＣ；邋ＰＥｎ0逡逑ＰＥ＝分別表示電動汽車最小充電功率、最大充電功率（ｋＷ）；邋ＰＥｍｖ＝表示電動汽逡逑車最大放電功率（ｋＷ）。逡逑１７逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM73;TK01

【參考文獻】

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本文編號：2605963