用户侧能量管理系统初探(2)

主机通过对数据的分析、挖掘，实现对整个系统运行的优化管理，并通过采用优化算法，给出用户节能建议。比如，在系统负荷高峰期优先保证实时性要求强、耗电量低而又对可靠供电要求高的用电设备的供电，在系统负荷低谷开启热水器、洗碗机和农灌马达等用电设备。

用户可通过人机交互界面、手机或个人计算机(pc)远程登录，读取具体用电设备在具体时间段消耗的功率，查看分布式发电装置产生的电力、蓄电池的剩余电量等情况，根据需要进行相关操作。

HEMS还可通过有线、无线等传输方式将用电信息传至电力相关部门，方便对用户用电信息进行分析，合理安排电力生产。当然，用户也可接收电力部门发送的电价等信息，合理安排日常用电。

HEMS从家庭自动化网络发展而来，无论在通信方式还是智能程度上，都发生了很大的变化，为用户提供便利的同时也给出了合理的用电建议。

在通信方式上，国外对家庭自动化网络已形成x-10，cebus，lonworks，smarthouse等成熟的网络规范[8-11]，但主要以电力线路载波通信为主。zigbee是一种新型的无线网络技术，解决了有线布线带来的不便，满足了无线联网设备低功耗、低速率的要求，特别是在家用电器等领域有较大的应用前景，而且已经成为一种趋势。基于ieee802.15.4标准和zigbee 的智能家庭能量管理系统(shems)，在有效的传感网络的支持下，可以整合各种物理传感信息、控制多种用户家庭设备[12]。

在智能程度上，hems与家庭自动化网络相比，有了很大提高。一方面，hems能够主动提醒用户。文献[13-16]提出了运用非均匀的传感器网络构成的一个自适应的家庭能量管理系统(ahems)，该系统使用非均匀的传感器网络集合，安装适合hems的智能插座，智能插座顾及到了每个家用电器，通过向用户发送多种消费信息，告知用户关于他们的消费方式。另一方面，hems能够为用户提供合理的建议。文献[17]将家庭中的电器用电消耗与同类型的电器进行比较，给出节能的建议，用户可以更改电器的使用模式或者根据需要选择更节能的电器取代现有的电器。

从目前的发展趋势来看，hems会将家用电器、智能传感器和无线通信技术有机地统一起来。

1.2bems及其研究进展

bems网络结构如图2所示。与hems相似部分不再赘述，只对不同处加以说明。bems的用电功率数据量比hems大得多，处理这些数据需要专业服务器。hems的网关只需与主机连接，1个家庭一般只需1个网关即可。楼宇有所不同，对于居民楼宇，每个楼层每户必须要配置1个网关，方便用户管理;对于商业楼宇，可根据用户管理的区域规模选择网关数量。网关将接收到的数据通过以太网传送到服务器，存储到数据库。bems适合于城市居民楼或者办公大厦，方便集中管理。

bems比hems的规模大，bems要处理的数据量和楼宇配备的相关用电设备的耗能量也较大。对于bems来说，一方面对数据处理要采用合适的策略，另一方面可以考虑使用新的节能系统。

在数据处理方面，数据量不是很大时，可采用集中分析和计算。在上海世博园的国家电网企业馆内，楼宇智能用电能量管理系统[18](s-bems)采用数据集中分析和计算，制定用电控制管理策略，并以远程联动控制方式实现各子系统的运行方案优化及系统间协调运行，以达到最大节能的目的。