家庭泳池

與傳統(tǒng)的家庭能源管理系統(tǒng)相比，智能電網(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能更多、更復(fù)雜，需要全新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持這些功能的實(shí)現(xiàn)。智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)主要包括三類設(shè)備：用電負(fù)載、儲(chǔ)能設(shè)備和分布式電源。根據(jù)用電模式和用戶需求不同，用電負(fù)載分為可調(diào)度負(fù)載和不可調(diào)度負(fù)載。高壓交流輸電系統(tǒng)、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、熱水器、洗碗機(jī)、電動(dòng)汽車、用于家庭泳池的抽水泵等，在一定條件下對(duì)這些設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度不會(huì)影響到用戶的舒適度，它們是可調(diào)度負(fù)載。不可調(diào)度負(fù)載主要包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、冰箱、家庭娛樂(lè)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等，對(duì)這些負(fù)載進(jìn)行調(diào)度會(huì)嚴(yán)重影響用戶的需求滿意度。對(duì)可調(diào)度負(fù)載的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度是實(shí)現(xiàn)居民側(cè)需求響應(yīng)的重要途徑之

電動(dòng)汽車是一種特殊的可調(diào)度負(fù)載，它不僅可以從電網(wǎng)中吸收電能滿足用戶的交通需求，而且還可以向家庭環(huán)境內(nèi)的其他用電負(fù)載提供應(yīng)急電能。大量電動(dòng)汽車在集合者的協(xié)調(diào)下可以組成大規(guī)模的電動(dòng)汽車群協(xié)同工作，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)功能在用電高峰期間將電動(dòng)汽車存儲(chǔ)的電能回饋給電網(wǎng)，起到調(diào)峰等輔助作用。電動(dòng)汽車需要在家庭能源管理系統(tǒng)的控制下有序接入電網(wǎng)，以消除大量電動(dòng)汽車無(wú)序接入電網(wǎng)造成的危害 。

居民側(cè)的分布式可再生能源主要是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電。由于風(fēng)能和光能的間歇性、隨機(jī)性，以及風(fēng)能的反調(diào)節(jié)特性，需要利用儲(chǔ)能裝置改善風(fēng)電和光伏發(fā)電的電能質(zhì)量，維持系統(tǒng)穩(wěn)定，提高其利用率。風(fēng)電、光伏發(fā)電主要供給用戶自身使用，多余的電能賣給電網(wǎng)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)除了用于提高可再生能源的電能質(zhì)量和電能利用率外，還可以在電力需求的“谷底”從電網(wǎng)吸取電能，在用電高峰時(shí)期供給家庭用電負(fù)載使用，或者售給電網(wǎng)來(lái)獲取經(jīng)濟(jì)效益，降低用戶的用電費(fèi)用。

家庭能源管理系統(tǒng)與外界既有能量的交換，也有信息的交換。它通過(guò)智能電表與外部電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙向能量流動(dòng)和計(jì)量。智能電表也是電力公司和家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行通信的信息接口。

用戶可以通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)和家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行交互，比如通過(guò)Web頁(yè)面監(jiān)測(cè)當(dāng)前家庭用能情況，對(duì)家庭用電設(shè)備進(jìn)行控制。用戶還可以與朋友、同事等進(jìn)行節(jié)能比賽，獲取節(jié)能建議等。用戶也可以通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)上述功能。

智能電網(wǎng)環(huán)境下的家庭能源管理系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)功能模塊：

1)用戶設(shè)置模塊。用戶通過(guò)人機(jī)界面對(duì)家庭環(huán)境內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，比如室內(nèi)環(huán)境溫度上下限、洗碗機(jī)的開(kāi)始工作時(shí)間、電動(dòng)汽車的充電完成時(shí)間等;可以設(shè)定不同用電設(shè)備的優(yōu)先級(jí);選定不同的控制模式。用戶通過(guò)此模塊完成與系統(tǒng)相關(guān)的所有設(shè)置。

2)檢測(cè)模塊。檢測(cè)模塊用于實(shí)現(xiàn)環(huán)境檢測(cè)、設(shè)備檢測(cè)和用戶行為檢測(cè)。環(huán)境檢測(cè)包括室內(nèi)的溫度、濕度、光照等因素的檢測(cè);設(shè)備檢測(cè)指用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式電源的工作狀態(tài)檢測(cè)，比如電動(dòng)汽車的當(dāng)前連接狀態(tài)、充電功率、電池荷電狀態(tài)等;用戶行為檢測(cè)包括用戶物理位置檢測(cè)和家庭環(huán)境內(nèi)用戶行為模式的識(shí)別。

3)預(yù)測(cè)模塊。風(fēng)電、光伏發(fā)電具有出力不穩(wěn)定的特點(diǎn)，利用預(yù)測(cè)算法對(duì)其功率輸出進(jìn)行預(yù)測(cè)有利于提高它們的利用率。若用戶采用實(shí)時(shí)電價(jià)，還需要對(duì)電價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè);另外，也可以對(duì)家庭環(huán)境內(nèi)的負(fù)載進(jìn)行預(yù)測(cè)，這些預(yù)測(cè)結(jié)果用于優(yōu)化調(diào)度過(guò)程以提高系統(tǒng)性能。

4)優(yōu)化調(diào)度模塊。該模塊是家庭能源管理系統(tǒng)的核心，它根據(jù)用戶設(shè)置、設(shè)備工作狀態(tài)、環(huán)境信息、人員活動(dòng)信息、電價(jià)信息、可再生能源的出力預(yù)測(cè)等信息對(duì)家庭環(huán)境內(nèi)的可調(diào)度用電負(fù)載及儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，達(dá)到用戶預(yù)先設(shè)定的某一最優(yōu)目標(biāo)，比如最小化用戶用電費(fèi)用等。

5)設(shè)備監(jiān)控模塊。該模塊根據(jù)優(yōu)化調(diào)度模塊計(jì)算的結(jié)果對(duì)用電負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，并將設(shè)備的工作狀態(tài)和當(dāng)前的用電狀態(tài)通過(guò)人機(jī)界面實(shí)時(shí)反映給用戶。

家庭能源管理系統(tǒng)利用通信技術(shù)將家庭環(huán)境內(nèi)的用電負(fù)載、分布式電源、儲(chǔ)能裝置及檢測(cè)控制裝置組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)用能的監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)信息流的雙向流動(dòng)。