[论文解读] 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 28

一句话总结

本文综述了未来智能电网中用于自主需求侧管理（DSM）的住宅能源消耗控制技术，提出通过实时调度家用电器以最小化能源成本并降低峰值平均比（PAR）。通过评估多种优化策略，实现负荷曲线的整形，从而提升电网稳定性。

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.

研究动机与目标

• 应对日益增长的住宅能源需求所带来的挑战，同时维持电网稳定。
• 解决智能电网中电能质量、可靠性以及可再生能源集成方面的问题。
• 通过优化家用电器的调度，最小化家庭能源成本并减少峰值负荷需求。
• 通过降低峰值平均比（PAR）来塑造负荷曲线，提高整体电网效率。
• 通过智能住宅能源控制，在未来智能电网通信中实现自主需求侧管理（DSM）。

提出的方法

• 综述并分类用于智能电网中自主DSM的各类住宅负荷控制技术。
• 分析实时能源消耗调度方案，以优化电器运行时间。
• 评估在高需求时段减少峰值负荷的同时最小化能源成本的技术。
• 使用数学模型评估调度对PAR和负荷曲线整形的影响。
• 通过住宅环境中智能电器的协调，提升能源效率和成本节约。
• 整合考虑用户偏好和电网约束的优化策略，以实现实际部署。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在智能电网中调度住宅能源消耗，以最小化家庭能源成本？
• RQ2 哪些技术能有效降低住宅负荷曲线的峰值平均比（PAR）？
• RQ3 如何在未来的智能电网通信中实现需求侧管理（DSM）的自主化？
• RQ4 影响最优电器调度的关键因素有哪些，以实现能源成本降低和负荷整形？
• RQ5 哪些调度策略能最好地平衡用户舒适度、成本效率和电网稳定性？

主要发现

• 家用电器的实时调度显著降低了能源消耗成本和峰值负荷需求。
• 最优调度可明显降低峰值平均比（PAR），提升电网稳定性。
• 所提出的技术有效塑造了负荷曲线，在高峰时段减轻了电网压力。
• 通过智能协调住宅电器，进一步提升了能源效率和成本节约。
• 通过调度实现的自主DSM提高了电网可靠性，并支持可再生能源的集成。
• 该综述识别出多种有效的调度策略，其性能因电器类型和用户行为模式而异。