鄭雷

摘要：需求側(cè)管理是智能電網(wǎng)的重要功能之一。提出智能微電網(wǎng)中需求側(cè)管理策略，提出一種基于負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)的住宅用戶需求側(cè)管理系統(tǒng)，以有效控制和管理各種設(shè)備的運(yùn)行，將總消耗保持在閾值以下，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行管理。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，用電需求側(cè)管理策略是有效的。

關(guān)鍵詞：微網(wǎng);需求側(cè)管理;需求側(cè)響應(yīng);策略;系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM73 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1674-1161（2020）01-0033-02

在過去的幾十年中，電力需求不斷增長，而發(fā)電和輸電設(shè)備使用效率低，使得電力系統(tǒng)面臨著運(yùn)行壓力。智能電網(wǎng)的部分問題是通過需求側(cè)管理來解決的，電力需求側(cè)管理的重點(diǎn)是最小化電網(wǎng)的峰值負(fù)荷，通過將用電量從高峰時(shí)段轉(zhuǎn)移到非高峰時(shí)段，可以避免昂貴的發(fā)電，從而降低生產(chǎn)成本。需求側(cè)管理算法的實(shí)現(xiàn)很大程度上取決于供電企業(yè)與最終用戶之間的雙向通信，并且最終用戶是否愿意減少/轉(zhuǎn)移其用電量。為此，本課題提出一種基于負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)的住宅用戶需求側(cè)管理策略，該系統(tǒng)考慮用戶的負(fù)載優(yōu)先級(jí)和舒適度偏好，有助于管理和降低電力消耗。

1 住宅用戶需求側(cè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)思路是開發(fā)具有用戶友好界面的智能需求側(cè)管理系統(tǒng)，并提供控制功能，通過負(fù)載控制器從設(shè)備中采集電能利用率數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于需求響應(yīng)的本地控制。

該系統(tǒng)未開放居民用戶手動(dòng)執(zhí)行需求側(cè)響應(yīng)的功能。因此，基于圖形用戶界面的系統(tǒng)在執(zhí)行區(qū)域內(nèi)自動(dòng)化需求側(cè)響應(yīng)時(shí)起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)使用不同的負(fù)載，并根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)調(diào)整相應(yīng)的控制策略。每個(gè)負(fù)載均通過繼電器連接。繼電器將收到降低負(fù)載的命令，并使總功耗低于指定的門檻。系統(tǒng)允許房主在需要時(shí)驅(qū)動(dòng)他們的負(fù)載，只要家庭總消費(fèi)量保持在指定的限制以下即可。圖形用戶界面將用于監(jiān)視和控制設(shè)備狀態(tài)，并計(jì)算實(shí)時(shí)成本功耗。為了控制終端用戶的能源消耗，采用分時(shí)定價(jià)方案，高峰時(shí)段的電費(fèi)高于非高峰時(shí)段的電費(fèi)，非高峰時(shí)段的能源使用成本更低。

2 需求側(cè)管理策略

制定需求側(cè)管理策略，以滿足供電企業(yè)的能源供應(yīng)要求。首先從微控制器讀取每個(gè)用戶的電壓、電流和功率，并繪制相應(yīng)的圖表。然后計(jì)算兩個(gè)用戶的總功率（P）和瞬時(shí)電費(fèi)，功率極限作為決策值（Z）給出。最后取決策值和總功率之差，根據(jù)差值進(jìn)行負(fù)載控制。負(fù)載的削減按照負(fù)載優(yōu)先級(jí)進(jìn)行，可移動(dòng)負(fù)荷先于不可移動(dòng)負(fù)荷。

利用微電網(wǎng)驗(yàn)證所提出的系統(tǒng)。微電網(wǎng)由一個(gè)電源和兩個(gè)相同的居民用戶組成。每個(gè)用戶有兩個(gè)設(shè)備。電器分為不可移除負(fù)載和可移除負(fù)載。本硬件平臺(tái)下，負(fù)載為照明負(fù)載。依使用時(shí)長計(jì)算電費(fèi)。24 h分為兩個(gè)時(shí)段：非高峰時(shí)段和高峰時(shí)段。

需求側(cè)管理在硬件上借助PIC16F877A單片機(jī)和具有MATLAB軟件環(huán)境的計(jì)算機(jī)，通過UART轉(zhuǎn)USB 連接器使計(jì)算機(jī)與控制器通信，單片機(jī)發(fā)送命令給控制器，并接收控制器上傳的數(shù)據(jù)。

用戶界面用于監(jiān)視和控制設(shè)備狀態(tài)和功耗。用戶界面是在MATLAB中設(shè)計(jì)的，用戶可以從中查看系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。用戶界面圖像包含用于控制和監(jiān)視設(shè)備的ON和OFF狀態(tài)的按鈕。有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式兩種操作模式。在手動(dòng)模式下，每個(gè)電器都可以根據(jù)用戶要求直接操作，一旦用戶觸摸到任何設(shè)備，就會(huì)將該命令發(fā)送到控制器板，手動(dòng)模式將在任何災(zāi)難中發(fā)揮重要作用。在自動(dòng)模式下，電路板從能源供應(yīng)商處接收到需求響應(yīng)信號(hào)，該信號(hào)用作控制器單元的輸入。

3 系統(tǒng)硬件測試結(jié)果

系統(tǒng)電壓如圖1所示。

根據(jù)負(fù)荷優(yōu)先級(jí)減少負(fù)荷：先是可移除負(fù)荷，然后是不可移除負(fù)荷。不可移除負(fù)載在減少負(fù)載方面的優(yōu)先級(jí)較低。電源的限制被用作決策值。當(dāng)決策值（Z）小于用戶的總功耗時(shí)，則進(jìn)行減負(fù)荷操作。這里考慮兩種情況。

1） Z

2） Z>P。用戶的功耗小于決策值（如圖3所示）。如果決策值更大，則不會(huì)進(jìn)行縮減。系統(tǒng)允許所有負(fù)載。

4 結(jié)論

具有需求響應(yīng)的需求方管理系統(tǒng)在有效管理負(fù)荷端能源浪費(fèi)方面發(fā)揮著重要作用。本課題提出的用于控制住宅用戶功耗的需求側(cè)管理系統(tǒng)，以有效地控制和管理各種設(shè)備的運(yùn)行，將總消耗保持在閾值以下，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行管理。該系統(tǒng)考慮負(fù)載優(yōu)先級(jí)和用戶偏好，為實(shí)施需求側(cè)管理提供了一種低成本、靈活、用戶友好且非常安全的體系結(jié)構(gòu)。硬件測試結(jié)果表明，所提出的用電需求側(cè)管理策略是有效的。

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Abstract： One of the important functions of smart grids in managing energy is demand-side management. This paper proposes demand-side management strategies in smart microgrids， and proposes a residential user demand side management system based on load transfer technology and a residential user demand side management system based on load transfer technology is proposed to effectively control and manage the operation of various equipment， keep the total consumption below the threshold， and manage the load according to the priority. Experiments on the actual experimental platform prove the effectiveness of the proposed algorithm.

Key words： microgrid; demand side management; demand side response; strategy; system