【摘要】：目前,可再生能源發(fā)電和分布式儲(chǔ)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(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)消費(fèi)者。然而由于可再生能源的間歇性和隨機(jī)性,其大規(guī)模的接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)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(shí)負(fù)荷的峰谷差也能明顯減小。本文依托國(guó)家電網(wǎng)科技項(xiàng)目“面向客戶側(cè)能源互聯(lián)的智能用電靈活接入與互動(dòng)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(jì)開(kāi)發(fā)了即插即用接入終端,實(shí)現(xiàn)客戶側(cè)的需求響應(yīng)。本文的主要研究?jī)?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(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱水器和電動(dòng)汽車進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。以4種典型的供用能設(shè)備為對(duì)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(cè)控制理論,當(dāng)實(shí)際光伏出力與日前預(yù)測(cè)存在偏差時(shí),通過(guò)模型預(yù)測(cè),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(cè)。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(yùn)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(shí)期的供電壓力,同時(shí)多余的電能也可以向電網(wǎng)售電,獲得更多的經(jīng)濟(jì)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(duì)即插即用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。終端作為外接設(shè)備與電網(wǎng)管理平臺(tái)之間的通信橋梁,主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的協(xié)議識(shí)別、協(xié)議庫(kù)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(dòng)識(shí)別柔性匹配技術(shù)、基于HeartBeat信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及基于XML的可擴(kuò)展電子表單的設(shè)計(jì)方法。最后,本文完成了即插即用接入終端的硬件設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā),并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。硬件方面,設(shè)計(jì)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(jì)理念,模塊間功能獨(dú)立,有良好的可擴(kuò)展性,且方便后期維護(hù)。軟件方面,對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用層進(jìn)行研究,采用面向連接的socket編程建立通信線程,開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的上行通信、下行通信以及人機(jī)交互模塊,實(shí)現(xiàn)外接設(shè)備和管理平臺(tái)的雙向互動(dòng)。通過(guò)調(diào)研選擇電動(dòng)汽車充電樁、電熱水器、光伏逆變器作為試驗(yàn)對(duì)象,接入中國(guó)電科院供需互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的智慧能源管理系統(tǒng),驗(yàn)證電網(wǎng)管理平臺(tái)可以通過(guò)此終端實(shí)現(xiàn)客戶側(cè)的需求響應(yīng)業(yè)務(wù),證明本文所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的有效性與可實(shí)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(chǔ)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(dòng)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(jī)、烘干機(jī)、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(duì)這些設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化逡逑控制，從而實(shí)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(jī)、電視機(jī)、逡逑照明系統(tǒng)等，對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行調(diào)控會(huì)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！Ｋ＊邋—邋ｉｒｉ邋！邋＾邋１｜邋■邋ｉ邋�。蓿蓿。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(dòng)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(dòng)汽車是一種特殊的用電設(shè)備，既可以通過(guò)電網(wǎng)（ｇｒｉｄ邋ｔｏ邋ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｇ２Ｖ）進(jìn)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(fèi)［４８，４９］。若局部配電網(wǎng)有大規(guī)模的電逡逑動(dòng)汽車接入

式（２－１２）、式（２－１３）分別表示電動(dòng)汽車蓄電池在ｒ時(shí)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(dòng)汽車最小允許ＳＯＣ、最大允許ＳＯＣ；邋ＰＥｎ0逡逑ＰＥ＝分別表示電動(dòng)汽車最小充電功率、最大充電功率（ｋＷ）；邋ＰＥｍｖ＝表示電動(dòng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM73;TK01

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2605963