许多 宋莹玮

国网长春供电公司电力调度控制中心 吉林长春 130000

传统电网存在的运行效率不高、运行质量不佳等问题，严重影响了电网实际运行状况，促使电网运行过程常会遇到隐患问题的影响而出现不良问题。为及时补缺传统电网运行不足问题，智能电网应运而生并成为当前电网运行的主导模式。区别于传统电网运行的单向能量流，智能电网的能量流呈现出双向特征，并且在信息通信技术方面结合了先进技术要求，解决以往运行效率不高的问题。其中，家庭能源管理系统作为智能电网的延伸内容，在提高居民侧用电效率与实现节能减排目标方面，均得到显著提升，目前已经成为智能电网的热点研究内容。

1 智能电网环境下家庭能源管理系统的发展需求及趋势

不同电网结构对于家庭能源管理系统的作用功能也存在一定区别。其中，家庭能源管理系统作为智能电网的基本组成结构之一，随着智能电网的不断发展，对于家庭能源管理系统的应用功能也提出了全新要求。传统电网能源流向呈现出单向特征，进过大规模输电网作用实现从配电网传递到用户侧的过程。处于该种模式下，家庭用户只能被视为电能的消费者。而家庭能源管理系统在一定程度上可以实现节能减排目标[1]。

但是某些家庭能源管理系统并未顾虑到用户用电效率以及需求问题，致使功能方面始终存在单一问题。因此，对于当前家庭能源管理系统而言，除实现节能减排目标以及提高居民侧用电效率之外，最好可以具备下述功能。即支持需求响应在居民侧的实施过程、支持分布式可再生能源接入电网过程，如风力发电、光伏发电等、支持大规模电动汽车成功接入电网体系中的要求。可以说，这些需求的出现无疑是给家庭能源管理系统提出了全新挑战。

2 智能电网环境下家庭能源管理系统的结构组成分析

与传统家庭能源管理系统相比，智能电网环境下的家庭能源管理系统在功能特性与应用实践方面变得更加复杂、系统，在正式运行过程中往往需要系统结构的支持才能够实现上述功能的应用。一般来说，家庭能源管理系统在结构组成方面，主要以用电负载、储能设备以及分布式能源结构组成。其中，用电负载需要根据用电模式以及用户需求的不同，分为可调度负载与不可调度负载两种[2]。

在分布式能源结构的组成方面集中以风力发电与光伏发电为主。介于风能发电与光伏发电的应用特性，如随机性、反调节性等，在正式应用过程中我们需要借助储能装置设备，确保风电与光伏发电过程的稳定性与系统性。为进一步维持系统稳定效果，我们还需要借助储能系统实现深化可再生能源用电质量，确保在用电高峰期可以实现家庭用电负载的安全使用过程，尽量降低用户用电量以及相关费用。

3 智能电网环境下家庭能源管理系统的功能模块分析

3.1 用户设置模块

用户可以通过人机界面实现对家庭环境内各个用电设备的参数问题进行合理设置。举例而言，像室内环境温度参数设置问题、电动汽车充电完成时间等，都可以进行合理设置。或者也可以设定不同用电设备的等级问题以及选择多种控制管理模式。

3.2 检测模块

检测模块一般多用于环境检测、设备检测过程当中，必要时也可以用于用户行为检测当中。其中，环境检测主要以室内温度、湿度等因素的检测工作为主。而设备检测工作主要以用电负载、储能系统等因素的工作状态检测为主，如电动车的连接情况等。用户行为检测主要根据用户物理位置情况，针对家庭环境内部的用户行为情况进行识别与管理[3]。

3.3 预测模块

一般来说，风力发电与光伏发电在运行方面存在不稳定性特点。为进一步解决上述问题，研究人员通常会使用预测算法针对发电过程涉及到的功率输出问题进行合理研究与检测，目的在于进一步提高发电过程的效率。如果用户主张采用实时电价方式，研究人员还需要针对电价问题进行合理预测。需要注意的是，家庭环境内的负载问题也可以利用上述方法进行合理检测，目的在于及时优化调度过程、深化系统运行效果。

3.4 调度模块优化

调度模块优化工作基本上可以视为家庭能源管理系统的核心内容。一般来说，在正式应用过程中主要结合用户设置情况、设备运行情况、电价信息问题等因素，强化家庭环境内部可调度用电负载的优化调度过程。通过合理调度模块优化，确保用户预期用电需求得以达成，实现用户用电费用最小化目标等。

3.5 设备监控模块

设备监控模块在一定程度上主要针对调度模块优化计算问题而言，重点以用电负载、储能系统的运行控制为主。根据监测设备的实时监控情况，将设备运行状态以人机界面交互方式传递到用户当中。与此同时，家庭能源管理系统可以借助通信技术实现将家庭环境内的用电负载、检测控制装置等组建形成网络体系，实现与外部网络信息的交流、互动效果。

4 结语

处于智能电网环境下，居民用户结合分布式电源、储能系统等设施设备，基本上可以构建一个家域微电网体系，实现用电过程的高效率、高质量目标。结合当前应用趋势来看，家庭能源管理系统在智能电网环境的支持下，可以初步相应居民侧用电需求。为进一步提高家庭能源管理系统的功能性与作用性效果，研究人员针对家庭能源管理系统的模式结构、检测技术、调度算法等内容进行了研究与分析。虽研究结果尚可，但仍存在部分难题亟待解决。相信在研究人员的不断努力下，难题内容势必会得到克服，为家庭能源管理系统的优化发展奠定基础。