近年来,随着需求响应和智能电网技术的发展,作为智能电网在用户侧延伸的家庭能源管理逐渐成为行业的热点,但大部分研究成果都是如何实现家庭用电信息的采集和对电能的控制,而对家庭能源优化控制策略的研究成果却非常少。因此,本课题对智能电网下基于需求响应的家庭能源优化控制策略进行分析研究,主要研究内容如下:第一,从离散与连续、可时移与不可时移、可中断与不可中断和直接储能与间接储能四个角度对家庭设备的负荷特性进行了深入的研究,然后将家庭设备分为刚性负荷、简单可调节负荷、分布式能源及储能设备、电动汽车和供暖、通风及空调系统(heating,ventilation and air conditioning systems,HVAC设备)五大类,并对其建立了相应的负荷模型。第二,针对家庭能源结构,设计了一套基于需求响应的家庭能源优化控制策略,其中供用户选择的优化模式有:紧急响应模式、经济优化模式、节能优化模式、能源优化模式及自定义模式;其次,结合家庭设备的负荷模型建立了紧急响应模式、经济优化模式、节能优化模式和能源优化模式的数学模型;然后根据经济模型、节能模型和能源模型的目标函数及约束条件,并从粒子编码、约束处理、粒子更新及算法实现步骤等方面采用改进的快速离散二进制粒子群和改进的快速混合粒子群算法,设计了经济模式、节能模式和能源模式的优化算法。第三,采用MATLAB软件编程,并对经济优化模式、节能优化模式和能源优化模式三种模式进行了仿真实验,得出了家庭设备的优化控制策略。三种模式的仿真结果显示,优化后的家庭负荷整体呈现高电价低负荷,低电价高负荷规律,电能总花费大幅减少,说明了在分时电价环境下家庭用电设备用电优化的必要性,尤其是含有像电动汽车、温控设备等耗电量大的用电设备;能源优化模式的仿真结果还证明了在未来家庭电能优化中引入光伏等分布式能源及储能设备的重要性。最后对本文改进算法的性能进行了分析,结果显示,改进算法具有较强的适应性,针对不同的家庭设备及优化目的都有较好的优化效果。