Automated Demand Response From Home Energy Management System Under Dynamic Pricing and Power and Comfort Constraints

ABSTRACT

This paper presents a comprehensive and general optimization-based home energy management controller, incorporating several classes of domestic appliances includingdeferrable, curtailable, thermal, and critical ones. The operations of the appliances are controlled in response to  dynamic price signals to reduce the consumer’s electricity bill whilst minimizing the daily volume of curtailed energy, and therefore considering the user’s comfort level. To avoid shifting a large portion of consumer demand toward the least price intervals, which could create network issues due to loss of diversity, higher prices are applied when the consumer’s demand goes beyond a prescribed power threshold. The arising mixed integer nonlinear optimization problem is solved in an iterative manner rolling throughout the day to follow the changes in the anticipated price signals and the variations in the controller inputs while information is updated. The results from different realistic case studies show the effectiveness of the proposed controller in minimizing the household’s daily electricity bill while preserving comfort level, as well as  preventing creation of new least-price peaks.

INTRODUCTION

EMAND response [ in electric usage of end-use customers from their nor- ], which is defined as “the changes mal consumption patterns in response to changes in the price of electricity” , is considered as a viable option in future distribution networks to facilitate the connection of low carbon technologies, in particular at the domestic level, without the need for reinforcement. Indeed, time-differentiated pricing signals can be deployed to provide incentives for consumers to curtail/defer their electricity use, thus releasing capacity to connect more low carbon technologies . However, in order to achieve these potential benefits from demand response programs, a certain level of automation is required to reduce both the uncertainty in the consumer response to price signals and the complexity for the consumers to react to the fluctuating daily electricity prices. This is called automated demand response (ADR) . The design of domestic ADR is combined with key challenges that  have not yet been adequately addressed in the literature.

چکیده

این مقاله یک کنترل کننده مدیریت انرژی خانه مبتنی بر بهینه سازی جامع و جامع ارائه می دهد که شامل چندین طبقه از لوازم خانگی مانند موارد قابل تعویض، محدود، حرارتی و بحرانی می باشد. عملیات دستگاه ها در پاسخ به سیگنال های قیمت پویا کنترل می شود تا هزینه های مصرف کننده را کاهش دهد در حالی که حداقل حجم روزانه انرژی کاهش یافته را کاهش می دهد و بنابراین با توجه به سطح راحتی کاربر. برای جلوگیری از انتقال بخش بزرگی از تقاضای مصرف کننده به فواصل زمانی کم، که می تواند موجب ایجاد مشکلات شبکه ای به علت از دست دادن تنوع، قیمت های بالاتر هنگامی که تقاضای مصرف کننده فراتر از یک آستانه قدرت پیش بینی شده است اعمال شود. مشکل بهینه سازی غیرخطی عددی صحیح ایجاد شده به صورت یک تکرار حل شده در طول روز به دنبال تغییرات در سیگنال های پیش بینی شده قیمت و تغییرات ورودی کنترل کننده در حالی که اطلاعات به روز می شود. نتایج حاصل از مطالعات موردی واقع بینانه، اثربخشی کنترل کننده پیشنهادی را نشان می دهد که به حداقل رساندن لایحه برق روزانه خانوار در حالی که سطح راحتی را حفظ می کند، و جلوگیری از ایجاد حداکثر قیمت های پایین ترین قیمت.

مقدمه

پاسخ EMAND [در استفاده الکتریکی از مصرف کنندگان نهایی مصرف کننده از آنها]، که به عنوان “الگوهای مصرف تغییرات در پاسخ به تغییرات قیمت برق” تعریف شده است، به عنوان یک گزینه قابل قبول در شبکه های توزیع در آینده برای تسهیل اتصال فن آوری های کم کربن، به ویژه در سطح داخلی، بدون نیاز به تقویت. در واقع، سیگنال های قیمت گذاری متمایز زمان را می توان برای ایجاد انگیزه برای مصرف کنندگان برای محدود کردن / تعویق مصرف برق خود، به این ترتیب ظرفیت اتصال به فن آوری های کم کربن را آزاد می کند. با این حال، برای دستیابی به این مزایای بالقوه از برنامه های پاسخگویی تقاضا، یک سطح مشخصی از اتوماسیون لازم است تا کاهش عدم اطمینان در پاسخ مصرف کننده به سیگنال های قیمت و پیچیدگی مصرف کنندگان برای واکنش به قیمت های روزانه قیمت برق روزافزون. این پاسخ تقاضای خودکار (ADR) نامیده می شود. طراحی ADR داخلی با چالش های اصلی همراه است که هنوز در متن ادبیات مورد توجه قرار نگرفته است.

Year: 2015

Publisher : IEEE

By :  Sereen Althaher, Joseph Mutale

File Information: English Language/ 10 Page / size: 953 KB

Download

سال : 1394

ناشر : IEEE

کاری از : سرین آلتهیر، جوزف موتاله

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 10 صفحه / حجم : KB 953

لینک دانلود