- 选题背景和意义：
热水器作为智慧社区居民用电的常用负荷，在一年四季的用电负荷中都占有较高的比例。尤其在冬季，寒冷地区由于室外气温的降低，居民对热水的需求大量上升。例如，有研究表明在加拿大魁北克省，当活动高峰期发生极端温度时，可能会导致高功率需求。在典型的工作日中，这种需求高峰期发生在最冷的冬季，从早上6点至9点到下午4点至8点。但是热水器处于全天候的工作模式，一方面会消耗大量的电能，造成资源的浪费，一方面会造成用户的额外的经济开销，同时电加热引起的持续高需求也会影响国家电力供应的成本。
实际上热水器系统具有存储能量的能力，并且已经可以在客户家中使用。因此，它们是需求侧管理应用程序的理想选择。精心设计的电热水器作为可控制的换档负载，是降低峰值需求的经济有效的解决方案之一。我们的目标是能在确保出口处水的温度足够高且受控制，始终遵守客户期望的舒适度以及不产生超过每日峰值的新的消费峰值的条件下，来创建合适的控制方案。
这种处理无论是对居民还是电网都有很多的益处。从居民角度，不光可以节约冬季高峰期的用电开销，还可以避免不必要的资源浪费。从国家角度，不光可以降低电力供应的成本，还可以增加电力系统的可靠性，本课题拟开展这方面的研究工作。
- 课题关键问题及难点：
关键问题：
（1）如何针对一个智慧社区的多个热水器负荷建立聚合功率模型。 不同社区的热水器类型，数量，用户使用热水器的时间规律均有不同，如何建模就成为一个难点。
（2）如何依据系统需求和实时电价，设计温度控制算法或启停控制算法。考虑到不同的参考文献中使用的不同的具体算法，如何结合各自的优势和选取及设计适合本问题的算法就成为难点之一。
（3）考虑到之前没有接触过相关方面的知识，如何通过计算机软件进行仿真也是难点之一。
- 文献综述（或调研报告）：
电热水器负荷的调配问题在国内国外均已有不少相关研究成果，这些研究包含的理论基础，算法均不尽相同，由此我们也了解到这个课题可结合的领域相当广泛。
先前的研究表明，电热水器（EWH）在需求侧管理应用中具有更强的潜力，因为它们具有储能能力，因此可以用作轮班负荷。将一部分功率从高峰时段转移到非高峰时段，是一种已被研究了的电热水器系统作为控制负荷以减少需求的方法。大量研究将热水器视为能源管理中的转移负荷。在需求方管理应用中已经开发并实施了不同的热水器控制策略。这些策略已集中于可以应用于动态定价的个人或群体控制。有实验室研究了调度大量的电热水器的过程，在仿真中，开/关EWH控制动作允许EWH在45至65℃的宽温度范围内运行。还有人提出了一种基于Elman神经网络的需求侧管理策略，该策略通过控制配电区域的电热水器的功耗来实现。更准确地说，将连接到同一分配进给器的热水器分成不同的组，以便通过改变其功率消耗来控制它们。结果证明了使用热水器作为受控的换档负载以平衡与需求响应有关的功率需求曲线的有效性。然而，在这些研究中，没有考虑到用户对热水供应的满意度。
为了考虑到用户满意度，有相关研究提出了一种电压控制方法来管理EWH集合的功率需求。该算法通过在高峰时段和非高峰时段之间打开和关闭热水器加热元件来最大程度地减少高峰需求时段，但始终确保保持热水供应。这项工作的结果表明，对加热元件状态变化的控制不当可能会产生新的最高峰值，从而影响用户满意度。
