电力广泛应用于我们日常生活、生产的各个领域,随着经济和社会的发展,全社会的电力需求量持续增加,电力生产、传输、使用过程中的效率对经济可持续发展、环境保护等方面具有重要影响。居民侧用电量占社会总用电量的36.6%,但研究表明该领域的用电效率低,浪费严重。为此,美国和部分欧洲国家于20世纪70年代开始了家庭能源管理系统(HEMS)的研究,提高该领域的用电效率,达到节能减排的目的。
家庭能源管理系统利用传感器采集室内环境、人员活动和设备工作状态信息,通过对这些信息的分析来对用电设备进行调度和控制,在满足用户舒适度的前提下减少电能消耗,提高用电效率。近几年智能电网技术的发展为家庭能源管理系统的研究提供了新的机遇与挑战。
智能电网是为解决传统电网的不足而提出的,它是当前学术界的研究热点之一。不同于传统电网中只存在单向的能量流,智能电网中的能量流是双向的,并且智能电网采用了先进的信息通信技术,网络中还存在双向的信息流。家庭能源管理系统作为智能电网在居民侧的延伸,它是智能电网的重要组成部分。智能电网为家庭能源管理系统提高居民侧用电效率、实现节能减排提供了新方法。同时,智能电网也为家庭能源管理系统提出了新的功能需求,智能电网众多新功能的实现都需要家庭能源管理系统的支持 。
国内外研究人员和科研机构正在对智能电网环境下的家庭能源管理系统进行深入的研究。首先总结了智能电网环境下家庭能源管理系统新的功能需求;然后给出了实现这些功能所需的系统组成结构和功能模块;最后描述了智能电网环境下家庭能源管理系统技术体系,并从检测技术、网络通信技术和优化调度算法三方面对该领域的研究现状进行综述,讨论了其中存在的技术挑战,指出了未来的研究方向。