[論文レビュー] A Survey of Different Residential Energy Consumption Controlling Techniques for Autonomous DSM in Future Smart Grid Communications

M. N. Ullah, Anzar Mahmood+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 5, 2013

Smart Grid Energy Management参考文献 11被引用数 28

ひとこと要約

本稿は、将来のスマートグリッドにおける自律的需要側管理（DSM）のための住宅用エネルギー消費制御技術を調査し、エネルギー費用を最小限に抑え、ピーク対平均比（PAR）を低減するための家庭用家電のリアルタイムスケジューリングを提案する。最適化戦略を多様に評価し、知的な家電スケジューリングによって負荷曲線を整形し、グリッドの安定性を向上させる。

ABSTRACT

In this work, we present a survey of residential load controlling techniques to implement demand side management in future smart grid. Power generation sector facing important challenges both in quality and quantity to meet the increasing requirements of consumers. Energy efficiency, reliability, economics and integration of new energy resources are important issues to enhance the stability of power system infrastructure. Optimal energy consumption scheduling minimizes the energy consumption cost and reduce the peak-to-average ratio (PAR) as well as peak load demand in peak hours. In this work, we discuss different energy consumption scheduling schemes that schedule the household appliances in real-time to achieve minimum energy consumption cost and reduce peak load curve in peak hours to shape the peak load demand.

研究の動機と目的

• 増加する住宅用エネルギー需要を満たす一方でグリッドの安定性を維持するという増大する課題に対処する。
• スマートグリッドにおける電力品質、信頼性、再生可能エネルギー源の統合に関する課題に取り組む。
• 住宅用家電の最適スケジューリングを通じて家庭のエネルギー費用を最小限に抑え、ピーク負荷を低減する。
• ピーク対平均比（PAR）を低くすることで負荷曲線を整形し、グリッド全体の効率を向上させる。
• 知的な住宅用エネルギー制御を通じて、将来のスマートグリッド通信における自律的需要側管理（DSM）を実現する。

提案手法

• スマートグリッドにおける自律的DSMのためのさまざまな住宅用負荷制御技術を調査・分類する。
• 家電の運用タイミングを最適化するためのリアルタイムエネルギー消費スケジューリング方式を分析する。
• 高需要時におけるピーク負荷の低減とエネルギー費用の最小化を図る技術を評価する。
• 数学的モデルを用いてスケジューリングがPARおよび負荷曲線整形に与える影響を評価する。
• 住宅環境における知的な家電連携を通じてエネルギー効率の向上とコスト削減を図る。
• 実用的導入を考慮した、ユーザーの好みとグリッド制約を統合した最適化戦略を統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スマートグリッドにおいて、住宅用エネルギー消費をどのようにスケジューリングすれば家庭のエネルギー費用を最小限に抑えられるか？
• RQ2 住宅用負荷曲線のピーク対平均比（PAR）を効果的に低減する技術は何か？
• RQ3 将来のスマートグリッド通信において、需要側管理（DSM）をどのように自律的に行えるか？
• RQ4 エネルギー費用の低減と負荷整形に向けた最適な家電スケジューリングに影響を与える主な要因は何か？
• RQ5 ユーザーの快適性、コスト効率、グリッド安定性のバランスを最良に保つスケジューリング戦略は何か？

主な発見

• 家庭用家電のリアルタイムスケジューリングは、エネルギー消費コストとピーク負荷を顕著に低減する。
• 最適スケジューリングによりピーク対平均比（PAR）に測定可能な低減が見られ、グリッドの安定性が向上する。
• 提案された技術は負荷曲線を効果的に整形し、ピーク時におけるグリッドへの負荷を最小限に抑える。
• 知的な家電連携を通じてエネルギー効率とコスト削減が強化される。
• スケジューリングによる自律的DSMはグリッドの信頼性を向上させ、再生可能エネルギー源の統合を支援する。
• 本調査は、家電の種別やユーザー行動パターンに応じて性能が異なる多数の有効なスケジューリング戦略を同定した。