随着智能电网时代的到来和先进的通信与信息基础设施、高级计量架构、能源存储系统和家庭局域网络的出现将在消费场所彻底改变用电和节约能源的方式。再加上越来越多的分布式电源和插电式电动车将被集成和安装在负荷侧。这使得能源管理模式发生了深刻的转变,使整个智能电网从传统的集中式基础设施运行方式,转向了结合可再生能源和存储能源的自主响应需求。根据可持续发展的智能电网模式,通过家庭能源管理系统(Home Energy Management System,HEMS),智能住宅在配电系统中对提高工作效率、经济性、可靠性和节能起到重要作用。HEMS如何为用户提供一个最优的家用电器管理策略,如何减少电费开支和满足用户需求,从而指导用户更好地用电,已经成为一个研究热点。针对以上问题,本文从以下几个方面进行研究:首先,设计了一个具有代表性的智能HEMS的总体架构图,并且提出了其应该具备的功能和各种基础设施。其中HEMS的概述包含对其基本概念、架构和功能进行阐述。HEMS的基础设施包含对其智能HEMS中心、智能电表、通信和网络系统、家庭能源存储系统和其他智能设备进行详细介绍。其次,设计了一种具有充电负荷电量充满后智能断开功能的智能开关电路,以达到改善用电方式、节约用电成本、防止过充的目的。首先设计了充电负荷智能开关工作流程图,然后进行实例研究。对智能开关电路图特性,包括电流获取模块、开关控制模块和延时判断模块分别进行研究。最后设计完成了控制部分的电路图,实现了充电负荷电量充满后智能断开功能。然后,对智能住宅中的能量调度策略进行对比,根据各种设备的不同用电特性提出了相应的控制目标函数。主要从HEMS中的居民负荷特性和用电舒适度分析这个方面进行介绍。把居民用电负荷分成电器负荷和储能负荷两种,使用数学模型详细研究了两类负荷的用电特性。本文还把用户满意度分为环境舒适度和时间舒适度两部分进行了计算分析,并给出了本文的舒适标准。最后,完成HEMS的负荷用电策略优化算法设计及仿真。针对差值最小化算法进行MATLAB编程仿真。对居民的电能使用,电费支出进行优化对比,而且考虑了用户舒适度和转移能力参数对仿真结果的影响。研究了差值最小化算法,分析了算法仿真程序流程并设计了算法仿真程序流程图,最后对仿真结果进行分析。仿真结果表明差值最小化算法可以基于需求相应项目实现电力削峰填谷、减少电能使用、节约用电成本和优化资源配置的目的。