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)實現(xiàn)的功能更多、更復雜，需要全新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持這些功能的實現(xiàn)。智能電網(wǎng)環(huán)境下家庭能源管理系統(tǒng)主要包括三類設備：用電負載、儲能設備和分布式電源。根據(jù)用電模式和用戶需求不同，用電負載分為可調(diào)度負載和不可調(diào)度負載。高壓交流輸電系統(tǒng)、洗衣機、干衣機、熱水器、洗碗機、電動汽車、用于家庭泳池的抽水泵等，在一定條件下對這些設備的運行進行調(diào)度不會影響到用戶的舒適度，它們是可調(diào)度負載。不可調(diào)度負載主要包括計算機、打印機、冰箱、家庭娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等，對這些負載進行調(diào)度會嚴重影響用戶的需求滿意度。對可調(diào)度負載的運行進行優(yōu)化調(diào)度是實現(xiàn)居民側(cè)需求響應的重要途徑之

電動汽車是一種特殊的可調(diào)度負載，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)的其他用電負載提供應急電能。大量電動汽車在集合者的協(xié)調(diào)下可以組成大規(guī)模的電動汽車群協(xié)同工作，通過聯(lián)網(wǎng)功能在用電高峰期間將電動汽車存儲的電能回饋給電網(wǎng)，起到調(diào)峰等輔助作用。電動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)，以消除大量電動汽車無序接入電網(wǎng)造成的危害 。

居民側(cè)的分布式可再生能源主要是風力發(fā)電和光伏發(fā)電。由于風能和光能的間歇性、隨機性，以及風能的反調(diào)節(jié)特性，需要利用儲能裝置改善風電和光伏發(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，在用電高峰時期供給家庭用電負載使用，或者售給電網(wǎng)來獲取經(jīng)濟效益，降低用戶的用電費用。

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。它通過智能電表與外部電網(wǎng)實現(xiàn)雙向能量流動和計量。智能電表也是電力公司和家庭能源管理系統(tǒng)進行通信的信息接口。

用戶可以通過Internet網(wǎng)絡和家庭能源管理系統(tǒng)進行交互，比如通過Web頁面監(jiān)測當前家庭用能情況，對家庭用電設備進行控制。用戶還可以與朋友、同事等進行節(jié)能比賽，獲取節(jié)能建議等。用戶也可以通過移動網(wǎng)絡與家庭能源管理系統(tǒng)進行交互，實現(xiàn)上述功能。

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

1)用戶設置模塊。用戶通過人機界面對家庭環(huán)境內(nèi)的設備進行參數(shù)設置，比如室內(nèi)環(huán)境溫度上下限、洗碗機的開始工作時間、電動汽車的充電完成時間等;可以設定不同用電設備的優(yōu)先級;選定不同的控制模式。用戶通過此模塊完成與系統(tǒng)相關(guān)的所有設置。

2)檢測模塊。檢測模塊用于實現(xiàn)環(huán)境檢測、設備檢測和用戶行為檢測。環(huán)境檢測包括室內(nèi)的溫度、濕度、光照等因素的檢測;設備檢測指用電負載、儲能系統(tǒng)、分布式電源的工作狀態(tài)檢測，比如電動汽車的當前連接狀態(tài)、充電功率、電池荷電狀態(tài)等;用戶行為檢測包括用戶物理位置檢測和家庭環(huán)境內(nèi)用戶行為模式的識別。

3)預測模塊。風電、光伏發(fā)電具有出力不穩(wěn)定的特點，利用預測算法對其功率輸出進行預測有利于提高它們的利用率。若用戶采用實時電價，還需要對電價進行預測;另外，也可以對家庭環(huán)境內(nèi)的負載進行預測，這些預測結(jié)果用于優(yōu)化調(diào)度過程以提高系統(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)用戶設置、設備工作狀態(tài)、環(huán)境信息、人員活動信息、電價信息、可再生能源的出力預測等信息對家庭環(huán)境內(nèi)的可調(diào)度用電負載及儲能系統(tǒng)的運行進行優(yōu)化調(diào)度，達到用戶預先設定的某一最優(yōu)目標，比如最小化用戶用電費用等。

5)設備監(jiān)控模塊。該模塊根據(jù)優(yōu)化調(diào)度模塊計算的結(jié)果對用電負載、儲能系統(tǒng)的運行進行控制，實時監(jiān)測設備的工作狀態(tài)，并將設備的工作狀態(tài)和當前的用電狀態(tài)通過人機界面實時反映給用戶。

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