摘要：智能家庭能源管理系统作为一种面向全社会家庭居民的能源管理创新型应用系统，其需要以云计算技术为基础构建云数据服务中心为核心组成内容，进而通过智能插座、家庭网关、智能电网等智能设备对家庭用户的用电数据进行实时收集和控制，实现居民家庭对家中电力能源消耗情况进行自主管理，深化峰谷电和阶梯电的智能化应用，推进国家电网公司智能供电以及电力供应节能减排、可持续发展等目标的思想，并推进智能家电的改进和发展。 关键词:家庭能源管理系统;智能家电管理;工作模型
引言
2015年7月，国务院发布了《积极推进互联网+倡议指导方针》，将互联网+智能能源列为优先行动领域之一。智能家庭是智能能量的最小单位。它被用作将下一代信息技术(如对象互联网、云计算、移动互联和海量数据)相结合的载体，以实现低碳、健康、智能、舒适和安全的家庭生活方式。智慧家庭结合户用光伏、储能等分布式电源技术，灵活控制各种家用电器，实现智能的用电用能模式。
1家庭能量管理系统概述
家用能源管理系统(hem)是一种基于智能电网的家用智能电网应用程序，由两种技术支持:先进计量基础设施(AMI)和需求响应(dr)，后者集成了智能电网控制系统，用于管理对所有发电设备的控制其中，发电设备是家庭屋顶的光伏电池板或风力发电，电气设备是居民的日常家用电器，电力储存设备是家庭蓄电池等。随着智能电网在居民方面的普及和推广，如何有效地将发电设备、蓄电设备和电气设备纳入国内能源管理系统的问题成为当前研究的热点之一。在HEMS中，智能终端可以根据实时电价和未来可再生能源发电的情况，参照电耗偏好，制定最佳电耗策略来指导用户的电耗行为优化。电力使用规划不仅可以提高可再生能源消耗率，还可以带来多种好处，例如优化电力消耗、提高用户满意度和提高网络稳定性。因此，研究和优化家庭能源管理系统的规划战略至关重要。
2智慧家庭能源系统架构
该体系结构包括智能电能表、控制中心设备、光伏组件、电池等网络侧设备以及计算机、洗衣机、照明设备、洗碗机、电动汽车、热水器、空调等。能源以潮流和信息流的形式呈现，家庭智能能源控制中心是潮流和信息流集成的核心，将智能电力分析和智能能源管理
等技术结合起来，以确定最佳运行状态
3智慧家庭能源管理系统架构设计的驱动因素
随着社会经济的发展，电力用户的需求和能源使用模式发生了重大变化，电力用户的实际作用也发生了重大变化，从被动用户转变为积极参与者，从而增加了电力公司的实际需求电力用户作为客观规律角的变化，决定了用户对电网的服务类型和服务需求也将发生巨大变化。随着规模价格和先进电价的出台，当今用户的用电行为逐渐改变，对用电成本越来越敏感，很多用户期望电网公司提供准确的用电信息并要满足这些需求，电力公司必须优化和改进现有服务和相关技术，将原来的电力服务转变为现代的按需电力服务，提高用户供电服务的准确性和效率，并改善用户的电力使用体验。此外，随着电力使用者能源使用方式的逐步变化，家庭电动汽车等新的能源消费设备的使用也在增加。要获得这些新的能源消耗设备，就必须对电网进行有效的调节和充电，并需要提出相应的电网调节措施，同时考虑到当前的情况，以减少获得新的能源消耗设备的影响。
4智能家电模型优化
4.1HEMS的用电模式
在这种情况下，共享家庭能源管理系统的优化策略不仅允许用户共享照明，而且允许用户通过共享家庭能源管理系统进行统一优化的能源使用规划。此外，还假定操作人员为所有用户提供10kW的光伏系统，在SHEMS模式下，总能耗和功耗比传统使用模式低得多，电力消耗和放电为零，以及不仅用户充分利用光伏发电，而且电器也尽可能在低电价时工作，以达到最佳用电状态。
4.2刚性载荷模型
这些负载的运行时间几乎是一致的，因为它们是用户的硬性要求，例如照明、冰箱等。强制执行严格的法规遵从性规划会对用户体验产生重大影响。但是，规划时会考虑国内电力的上限，因此在实时电力消耗中也应将刚性负荷作为优化计算的上限考虑在内。
4.3模糊结构控制的应用
这种技术产生于1960年代，模糊控制技术本身就是一种新的先进控制策略。这种技术基于模糊数学理论，允许使用模型控制规则控制具体事物，模拟决策和近似推理的处理。该过程消除了数学模型与系统之间矛盾的影响，也提高了其稳定性和适应性，最终成为智能控
制技术的重要组成部分。一般控制理论难以满足，模糊控制有一个非常典型的特点，即存在明显的振动现象。这种现象的出现也成为解决电力结构改造系统振动现象的重要契机。两者的有效结合有效地解决了以前复杂的问题。
4.4外围设备管理
智能家居电源管理系统设备主要由手机、计算机等智能终端显示设备组成。在实际应用过程中，用户可以使用这些终端设备通过互联网连接到数据中心，从而实现多种功能效果，如随后的数据交互和家庭电器控制。在智能家居电源管理系统中，终端设备不同于家庭网关、集线器等特殊智能终端。因此，在实际应用中，用户访问智能家居能源管理系统时，需要考虑用户注册和用户登录等其他管理方面，并为用户信息的自主管理预留管理空间。
4.5计算机技术赋能，智能家居成智慧家庭核心
目前，我国智慧家庭产业服务主要以整体智能家居系统为产业发展方向，同时和其他上下游产业共同合作进行打包推广，现阶段已经在多个地区获得了明显成效。智能家居以大数据技术和云技术为基础，利用物理布线或ZigBee等方式，将安防、影音、照明兼容到一个
中控系统，然后利用无线通信系统与移动端相连，给广大用户提供整体智能化体验。而智能家居的缺点是受技术和设计限制，需要专业技术人员进行安全管控，并且配套设施价格昂贵。
4.6预测控制系统的作用
在电子领域，预测性控制系统的效用也很明显。它还可以通过优化的长期控制确保电子领域的稳定性。该技术在一段时间内将控制过程分为多个优化问题，同时处理最佳解决方案。预测控制系统下的预测过程比以往更加简单，通过对时间序列进行统计分析，预测的准确性得到了更大的保证。例如，在传统的电子系统中，由于需要确保电力供应和分配的安全，电力需求受到限制，因此很难根据执行情况调整电力供应。在传统的技术条件下，预测的准确性与实际情况大相径庭，特别是在高峰时期，在这种情况下，传统的预测方法不适当，只能用于破坏电网稳定以及电力质量和安全。预测控制系统的最大优势在于其强大的自适应预测能力，而且还能对系统中的干扰和噪声等不确定性问题表现出强大的抵抗力。
4.7开发智能家居产品硬件，提高智慧家庭硬实力
智能家居能够充分发挥智慧家庭的最大功能，智慧家庭也能不断提高智能家居产品的服务效能。相比于传统的家居产品，拥有计算机技术加持的智能家居能够展现出更简单、更快捷、更高效的使用特性，很多智能家居产品只需要通过简单的指纹、语音、密码传达指令，就能进行一系列工作。这样的产品让人们的生活更便捷，从而提高大众对智慧家庭的接受程度。同时，在不断完善软件协议后，很多传统电商巨头借助先进的计算机技术，利用原有的销售优势，从开发到销售再到售后，为消费者提供智能家居产品的全流程跟踪服务。同时，还开发各类移动端软件对智能家居进行线上管理，不断增强用户的使用体验。
结束语
一种系统中的硬件设备，包括智能仪表、智能家用电器、用户交互终端和中央控制平台、分布式发电设备和储能设备，其中分布式发电设备和储能设备保证分析国内外家庭能源管理系统的现状和问题；对家用电器负荷类型进行了详细分类，并为每种类型建立了数学模型；在以往研究的基础上，改进提出了家用电源管理系统的新工作模式，确定了设备运行不得任意中断，简化了柔性负荷温度控制负荷，削减了寻优复杂度。
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