智慧家庭用能管理及能效评价研究

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智慧家庭用能管理及能效评价研究

社会经济发展和人们对生活质量的追求,使得家庭用户用电量不断增长,给电网升级改造带来挑战。能源消费革命要求清洁能源利用和节能提效并举,逐渐向绿色、低碳能源方向转变,家庭用户的能源消费方式、能源结构也发生变化。家庭用能管理系统是家庭用户用能信息管理和与电网互动的重要支持系统,为用户能效评价与优化用能提供基础。其对于家庭用户参与电网运行,实现与智能电网的互动化和保障电网实时功率平衡具有重要意义。论文以家庭用户用能为研究对象,对家庭用能管理系统和能效评价进行研究,主要工作包括:(1)完成家庭用能管理设施信息建模,给出能量设施对象的类图和用能管理典型场景的用例图、时序图。首先,对家庭用能管理系统进行了分析,采用统一建模语言的建模方法,使用Enterprise Architect(EA)工具,对家庭用能管理系统的设施建立信息模型。其次,给出用例图,对家庭用能管理常见的三种场景——用能设备远程控制管理、用能信息监测及预警、家庭用户能效评价进行需求分析,采用时序图描述了家庭用能管理中各对象间信息的交互。(2)建立了家庭能效评价指标体系,给出基于综合赋权和集对分析的家庭用户能效评价方法。首先,介绍了家庭用能系统的典型结构,对用户侧常见的分布式能源进行分析,构建了包含用户电能利用、分布式能源消纳、非电能源的使用和能源成本费用四方面的指标体系。其次,利用层次分析—熵权法确定指标的综合权重,基于集对分析理论建立了能效评价方法,衡量各用能方案与最优用能方案的贴近度。最后通过算例分析,表明提出基于综合赋权和集对分析的能效评价方法的合理性。(3)设计和开发了家庭用能管理系统,完成了系统架构、功能架构、数据库、界面的设计,实现用能信息监测与能效评价。首先,进行系统架构、功能架构、数据库及功能模块的设计。其次,完成了用户信息管理、用能设备远程控制、用能信息监测及预警、用能信息统计、用户能效评价模块功能,介绍了各个功能模块的作用。最后进行家庭用能管理系统的展示与应用。论文工作可为家庭用能管理系统的开发应用提供一定参考,同时为家庭用户节能提效提供思路。

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