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用户侧能量管理系统设计与原型系统实现

作　者: 王伟
导　师: 万钧力; 何光宇
学　校: 三峡大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 用户侧能量管理系统节能转移负荷智能插座无线通信
分类号: TM73
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

伴随着社会的进步和科技的发展，智能电网已经成为未来电网发展的趋势。电网的运行又由发、变、输、配、用等环节组成，其中，用户侧是电网的重要组成部分。在电网建设和发展的很长一段时间内，它一直被认为是单纯的消耗单元，总是通过增加发电量来满足用户需求，造成用电峰谷差值加大。近年来，新能源得到了大力的发展，太阳能、风能等间歇性能源使得系统调峰问题更加突出。可见，削减或转移用户侧负荷来解决供需矛盾是我们所关注的重点。同时，世界各国倡导“低碳”的生活方式，节约用电是其重要的组成部分。但目前，用电浪费现象还比比皆是，例如，待机状态的电视机，夜晚工作的饮水机等等。从单个用户角度来说，这些电能不值一提，但对整个社会而言，这些不好的用电习惯会造成大量电能浪费。由此可见，无论调峰还是节能，用户侧都扮演着重要的角色。为此，论文从用户侧角度出发，提出建立用户侧能量管理系统（User-EnergyManagement System，U-EMS），并采用一种新兴的无线通信技术—Zigbee无线通信技术作为主要传输手段，建立用户侧能量管理原型系统，从而初步实现对用电设备的管理和监测。具体包括如下几个方面的工作：第一，结合国内外企业在家庭能量管理系统(Home Energy Management System,HEMS)、楼宇能量管理系统(Building Energy Management System, BEMS)和企业能量管理系统(Enterprise Energy Management System, E2MS)方面的实践，提出U-EMS概念，研究了具体三类U-EMS的架构和相关进展，给出了U-EMS应具备的主要功能模块。第二，确定了U-EMS原型系统要实现的基础功能，搭建了原型系统实验环境，并对U-EMS主要支撑技术Zigbee通信技术进行了介绍，包括Zigbee基本结构、组网过程及应用。第三，我们在实验室环境中设计并实现了用户侧能量管理原型系统，在此领域进行了尝试，初步实现了U-EMS基础功能，包括用户用电功率采集、总用电量的计算以及用电设备的通断管理。可在原型系统上进一步完善，根据需要增加新的功能模块，建立不同规模大小的网络结构，满足不同用户群体的需求。

全文目录

内容摘要  4-5
Abstract  5-7
引言  7-8
1 绪论  8-14
  1.1 选题的背景和意义  8-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 研究内容  12-14
2 U-EMS的整体构建  14-21
  2.1 U-EMS简介  14-16
  2.2 U-EMS的通用架构及主要功能模块  16-20
  2.3 本章小结  20-21
3 U-EMS原型系统的整体介绍  21-28
  3.1 预期实现的功能  21
  3.2 实验环境介绍  21-22
  3.3 Zigbee无线通信技术  22-27
  3.4 本章小结  27-28
4 用户侧能量管理原型系统的设计与实现  28-44
  4.1 硬件设计  28-29
  4.2 软件设计  29-37
  4.3 功能实现  37-41
  4.4 原型系统运行与实验  41-43
  4.5 本章小结  43-44
5 总结与展望  44-47
  5.1 本论文所做的工作  44
  5.2 本论文的创新点  44
  5.3 下一步研究工作的展望  44-47
参考文献  47-50
后记  50-51
附录1：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著  51-52
附录2：硬件实物图  52-55

用户侧能量管理系统设计与原型系统实现

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