基于用户习惯分析的家庭用电优化研究

作     者：黄泽铭 

作者单位：福建工程学院 

学位级别：硕士

导师姓名：宋天文

授予年度：2023年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：家庭用电优化 用户习惯 多目标优化 K均值聚类算法 人工蜂群算法 

摘      要：随着国民经济的快速发展以及城市化进程的推进,人们的生活水平不断提高,家庭生活的用电需求急剧上升,用电结构也逐渐变得复杂,家庭用电行为优化已成为居民建筑节能的重要研究内容。在用电优化过程中,用户生活方式的不同和对各种电器的使用偏好会对优化结果产生很大的影响。针对当前家庭用电优化研究中未充分挖掘用户用电习惯,并对用户的用电行为进行预设的现状,本文以用户习惯分析为基础,通过深入分析用户的用电行为,从而制定出最符合用户需求的用电优化方案,帮助用户实现家庭用电的智能化管理,提高用电效率。本文的工作内容如下:(1)简要阐述了家庭能量管理系统的框架体系和相关技术。根据负荷用电特性的不同对家庭负荷的调度类型进行分类和建模。(2)对家庭用户的用电行为进行分析,提出一种圆形坐标拟合方法,将用户的日常用电习惯以数据点的形式在圆形坐标上体现出来,预处理后的数据再通过肘部法则判断用户的使用习惯数,接着提出一种改进的K均值聚类算法,将其应用于电力数据点集合的聚类分析,同时进行统计分析,充分挖掘出该用户对各种家电的个性化需求和使用偏好。(3)建立一个考虑电费支出、用户满意度以及用电峰均比的多目标智能用电优化模型,针对标准人工蜂群算法在解决实际应用问题时存在的缺陷,提出基于改进的人工蜂群算法应用于优化模型的求解。(4)搭建MATLAB仿真平台,使用真实家庭用电数据集进行仿真实验,对用户习惯进行详细分析,生成该家庭用电习惯下的各负荷工作参数表,以此为基础对本文提出的多目标函数优化模型进行MATLAB仿真,基于分时电价环境下利用改进的人工蜂群算法进行用电优化,并与其它多种著名优化算法进行优化效果对比。通过算例仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。本文策略可以针对不同家庭的用电需求进行定制化的用电方案制定,真正做到因户施策,全面提升用户用电的便捷性和舒适感。此外,用户也可以通过对用电计划的主动参与,对个人习惯行为进行调整和改进,从而实现更合理、更节能的用电方式。