مختلف به عنوان اهداف این پژوهش بررسی و با هم مقایسه شده اند. این سه سناریو شامل موارد زیر است:

سناریوی 1: می‌نیمم‌سازی پیك انرژی مصرفی (مدیریت اضافه‌بار)
سناریوی 2: می‌نیمم‌سازی هزینه انرژی مصرفی
سناریوی 3: تلفیق سناریوهای 1و2
بررسی همزمان هر دو سناریوی 1و2 در سناریوی 3، این پژوهش را از سایر پژوهش‌های مرتبط متمایز می‌كند، زیرا در كارهای مرتبط پیشین معمولا یكی از اهداف مورد بررسی در سناریوهای 1 و 2، مورد بحث قرار گرفته‌اند. در پایان این پژوهش سعی شده است با بررسی نمودارهای توزیع انرژی دستگاه‌های خانگی و مقایسه سناریوهای مطرح شده، بهترین برنامه زمان‌بندی برای بارها ارائه شود كه بطور همزمان هم پیك انرژی مصرفی را می‌نیمم كند و هم به می‌نیمم‌سازی هزینه برق مصرفی منجر شود.

واژه های کلیدی: مدیریت مصرف انرژی، بهینه‌سازی مصرف انرژی، خانه‌های هوشمند، اتوماسیون ساختمان

 

فهرست مطالب:

فصل1مقدمه 7

1-1.مقدمه 8

1-2.ساختمانهوشمندچیست؟ 8

1-2-1. سیستم‌هایمدیریتواتوماسیونساختمان 9

1-2-2. تعاملبینساكنانوساختمانهوشمند 9

1-2-3. سیستم‌هایمدرنمدیرتساختمان 10

1-3.نگاهاینپژوهش 10

1-3-1. شبكههوشمند 11

1-3-2. تكنیكپاسخبهتقاضا (DR) 12

1-3-3. انواعبرنامه‌هایپاسخبهتقاضا (DR) 12

1-3-4. تعاملبینمصرف‌كنندهوبرنامه‌هایپاسخبهتقاضا (DR) 13

1-3-5. مقایساتیبیناینپژوهشوپژوهش‌هایانجامشده 14

1-4.فصل‌بندی 16

فصل2مروریبرمنابعمطالعاتی 18

2-1.مقدمه 19

2-2.مسألهتغییرزمانبار 19

2-2-1. سیستممدیریتمصرفانرژیدرخانه‌هایمسكونی 20

2-2-1-1. ارائهمسألهبرنامه‌ریزی 21

2-2-1-2. استخراجاطلاعاتبارهایخانگی 21

2-3.رویكردیازتغییرزمانبارها 22

2-3-1. اعمالفرضیاتگوناگون 23

2-4.مدیریتطرفتقاضا (DSM) 23

2-5.رویكردDSMدراینپژوهش 24

2-6.بررسیتفصیلیاولینپژوهشمرتبط 25

2-6-1. چارچوبمدل 25

2-6-1-1. فازهایكاری 26

2-6-1-2. مقایسهپژوهشموردمطالعهبااینپژوهش 26

2-6-2. فرمول‌بندیمدل 26

2-6-3. انتقاداتیبرپژوهشموردمطالعه 29

2-7.بررسیتفصیلیدومینپژوهشمرتبط 30

2-7-1. سناریوی 1: مدیریتاضافه‌باردرحوزهخانه 30

2-7-2. سناریوی 2: بهینه‌سازیصرفه‌جوییاقتصادی 30

2-7-3. سناریوی3: مدیریتطرفتقاضا (DSM) 31

2-7-4. چارچوبمدل 32

2-7-4-1. معماریسیستم 32

2-7-4-2. مدلسازیبارهایخانگی 34

2-7-4-3. مدلسازیانرژیمصرفیدستگاه‌ها 35

2-7-5. فرمول‌بندیمسألهكنترلرهوشمندخانگی 37

2-7-5-1. تعاملبینمصرف‌كنندهودستگاه‌هایهوشمندخانگی 37

2-7-5-2. رفتارSHCدربرابرسیگنال‌هایDSM 39

2-7-5-3. ارائهمدلریاضیازMدستگاهخانگی 40

2-7-5-4. مسألهبرنامه‌ریزیSHC 42

2-7-5-5. حلمسألهبرنامه‌ریزیSHC 43

فصل3مدل‌پیشنهادیكنترلرهوشمند 47

3-1.دیاگرامكلیمسأله 48

3-1-1. دیاگرامسیستممدیریتبارهایخانگی 48

3-1-2. تقسیم‌بندیبارهایخانگی 49

3-1-3. توسعهسیستممدیریتبار 50

3-1-4. نیازمندی‌هایارتباطیسیستم (پروتكلارتباطیزیگبی) 51

3-2.تشریحمسألهوفرضیات 52

3-2-1. ادبیاتمدل 52

3-2-2. فرموله‌سازیواعمالفرضیات 53

فصل4الگوریتمحلمسألهبرنامه‌ریزی 59

4-1.مقدمه 60

4-2.برنامه‌ریزیخطیعددصحیحمختلط 60

4-3.برنامه‌ریزیآرمانی 63

فصل5مطالعهموردیوتفسیرنتایج 66

5-1.مقدمه 67

5-2.دریافتاطلاعاتازمصرف‌كننده 68

5-3.مدلسازیدستگاه‌هایخانگیدرمطالعهموردی 70

5-4.بررسیسناریوهایمختلف 78

5-4-1. سناریوی 1: می‌نیمم‌سازیپیكانرژیمصرفی 79

5-4-1-1. نمودارتوزیعانرژیدستگاه‌هایخانگی 79

5-4-1-2. بررسیكلانرژیمصرفی 85

5-4-1-3. بررسیهزینهكلانرژیمصرفی 87

5-4-2. سناریوی 2: می‌نیمم‌سازیهزینهانرژیمصرفی 89

5-4-2-1. نمودارتوزیعانرژیدستگاه‌هایخانگی 90

5-4-2-2. بررسیكلانرژیمصرفی 96

5-4-2-3. بررسیهزینهكلانرژیمصرفی 98

5-4-3. سناریو 3: تلفیقسناریوهای 1و2 100

5-4-3-1. بررسیكلانرژیمصرفی 100

5-4-3-2. بررسیهزینهكلانرژیمصرفی 102

فصل6نتیجه‌گیریوپیشنهادات 104

 

فهرست اشکال

فصل1مقدمه 7

شکل1-1.بخش‌هایمختلفیكساختمانهوشمند 10

فصل2مروریبرمنابعمطالعاتی 18

شکل2-1.تعرفهقیمتانرژیالكتریكیبرایشهرنیویورك، 15 ماهفوریه 2011 (NYISO) 24

شکل2-2.معماریسیستم 33

شکل2-3.تعاملبینمصرف‌كنندهودستگاه 38

شکل2-4.منطقكاركردسیستمكنترلرهوشمند 39

فصل3مدل‌پیشنهادیكنترلرهوشمند 47

شکل3-1.دیاگرامسیستممدیریتبار 48

شکل3-2.تقسیم‌بندیبارهایخانگی 50

فصل4الگوریتمحلمسألهبرنامه‌ریزی 59

فصل5مطالعهموردیوتفسیرنتایج 66

شکل5-1.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 1 (تهویهمطبوع) 79

شکل5-2.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 2 (یخچال) 79

شکل5-3.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 3 (اجاقبرقی) 80

شکل5-4.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 4 (سیستمصوتیتصویری) 81

شکل5-5.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 5 (اتومبیلشارژی) 81

شکل5-6.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 6 (پمپآبی) 82

شکل5-7.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 7 (ماشینلباسشویی) 83

شکل5-8.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 8 (ماشینظرفشویی) 84

شکل5-9.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 9 (اتویبرقی) 84

شکل5-10.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریكشكل 86

شکل5-11.كلمصرفانرژیالكتریكیدرساعاتشبانه‌روز 86

شکل5-12.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 5 (اتومبیلشارژی) باپیكانرژی 5/2 كیلوات‌ساعت 90

شکل5-13.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 5 (اتومبیلشارژی) باپیكانرژی 5 كیلوات‌ساعت 90

شکل5-14.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 6 (پمپآبی) باپیكانرژی 5/2 كیلوات‌ساعت 92

شکل5-15.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 6 (پمپآبی) باپیكانرژی 5 كیلوات‌ساعت 92

شکل5-16.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 7 (ماشینلباسشویی) باپیكانرژی 5/2 كیلوات‌ساعت 93

شکل5-17.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 7 (ماشینلباسشویی) باپیكانرژی 5 كیلوات‌ساعت 93

شکل5-18.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 8 (ماشینظرفشویی) باپیكانرژی 5/2 كیلوات‌ساعت 94

شکل5-19.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 8 (ماشینظرفشویی) باپیكانرژی 5 كیلوات‌ساعت 94

شکل5-20.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 9 (اتویبرقی) باپیكانرژی 5/2 كیلوات‌ساعت 95

شکل5-21.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 9 (اتویبرقی) باپیكانرژی 5 كیلوات‌ساعت 95

شکل5-22.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریكشكلبرایپیك 5/2 كیلوواتساعت 96

شکل5-23.كلمصرفانرژیالكتریكیدرساعاتشبانه‌روزبرایپیك 5/2 كیلوواتساعت 96

شکل5-24.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریكشكلبرایپیك 5 كیلوواتساعت 97

شکل5-25.كلمصرفانرژیالكتریكیدرساعاتشبانه‌روزبرایپیك 5/2 كیلوواتساعت 97

شکل5-26.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریكشكلتلفیقسناریو 1و2 101

شکل5-27.نموداركلمصرفانرژیالكتریكیدرساعاتشبانه‌روزتلفیقسناریو 1و2 101

فصل6نتیجه‌گیریوپیشنهادات 104

 

فهرست جداول

فصل1مقدمه 7

فصل2مروریبرمنابعمطالعاتی 18

جدول2-1.معرفیپارامترهایمدل 40

فصل3مدل‌پیشنهادیكنترلرهوشمند 47

جدول3-1.جدولتعرفهمتغیربازمانبرایانرژیالكتریكی 56

فصل4الگوریتمحلمسألهبرنامه‌ریزی 59

فصل5مطالعهموردیوتفسیرنتایج 66

جدول5-1.جدولترجیحاتمصرف‌كنندهومشخصاتدستگاه‌ها 69

جدول5-2.تعرفهقیمتبرقدرساعاتشبانه‌روز 88

فصل6نتیجه‌گیریوپیشنهادات 104

مقدمه

اگر توجه داشته باشیم كه منابع تامین انرژی محدود است و به همین علت بهای انرژی مصرفی بالاست می‌توان معنای واقعی مدیریت مصرف انرژی را درك كرد. متاسفانه در کشور ما فرهنگ صحیح استفاده از انرژی هنوز هم جایگاه مناسب خود را به دست نیاورده است؛ بگونه‌ای که آمار و ارقام[1] موجود در این زمینه حاکی از مصرف بی‌رویه انرژی حتی تا چندین برابر استانداردهای جهانی می‌باشد. با توجه به اینکه در کشور ما بیش از 90% انرژی‌ها[2] از منابع زیرزمینی و فسیلی تهیه می‌شود که منابعی محدود و پایان پذیر می‌باشند این مسأله از درجه اهمیت بالاتری برخوردار است لذا هوشمندسازی ساختمان در کشور ما یک امر بسیار مهم به شمار می‌آید که باید به یک عزم ملی تبدیل شود تا از این طریق هم به خودمان و هم به نسل‌های بعدی خدمت کنیم. راهكاری كه در این پژوهش ارائه شده است، می‌تواند گامی جهت توسعه هوشمندسازی خانه‌ها باشد.

ساختمان هوشمند چیست؟

یك ساختمان هوشمند بنا به تعریف انستیتو ساختمان‌های هوشمند، بنایی است كه با استفاده بهینه از چند عنصر پایه شامل: سازه و سیستم و خدمات مدیریت و روابط درونی آنها، محیطی مناسب و دارای صرفه اقتصادی ایجاد می کند. در ساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی كه ساكنان از روی عادت و بصورت غیرارادی انجام می‌دهند توسط سیستم‌های هوشمند انجام می‌گردد كه باعث صرفه جویی در زمان و هزینه نیروی انسانی می‌گردد.

سیستم‌های مدیریت و اتوماسیون ساختمان

امروزه عملكرد سیستم‌های مدیریت و اتوماسیون ساختمان در جهت كاهش هزینه‌های صنعت ساختمان و استفاده بهینه از تكنولوژی و بكارگیری فناوری ارتباطات و رایانه رو به رشد هستند كه در مجموع صرفه‌جویی انرژی را در بر خواهد داشت، بطوریكه صرفه‌جویی‌های ناشی از بكارگیری این سیستم‌ها در مدت زمان كوتاهی موجب جبران هزینه‌های مربوطه می‌شود. سیستم‌های كنترل هوشمند دارای انعطاف بالایی هستند و می‌توان براحتی آنها را با نیازهای مختلف منطبق نمود. همچنین در هنگام بهره‌برداری براحتی می‌توان عملیات تغییر و بهینه‌سازی برای راهبری بهتر و كاهش   هزینه‌های انرژی را انجام داد.

با بكارگیری انواع و اقسام سنسورهای حسی در داخل و خارج ساختمان و با بكارگیری یك شبكه و سیستم واحد می‌توان بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت، دبی هوا، میزان اكسیژن و دی اكسیدكربن را در اختیار داشت و از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایده‌آل استفاده كرد. دریك ساختمان هوشمند كه با امكانات نرم‌افزاری بوجود آمده می‌توان نمودارهای مختلفی را بر حسب زمان در اختیار داشت و از آنها در جهت بهبود كیفی شرایط زیستی برای ساكنین استفاده كرد.

تعامل بین ساكنان و ساختمان هوشمند

در زمان كاركرد سیستم هوشمند ساكنان در جهت صرفه‌جویی مصرف انرژی حق بازكردن پنجره‌ها را نخواهند داشت و در ساختمانهای اداری قبل از اتمام ساعت كار، این سیستم بصورت اتوماتیك و متناوب شروع به خاموش كردن سیستم‌های تهویه مطبوع می‌كند. در یك ساختمان هوشمند با امكانات بوجود آمده می‌توان در هر زمان میزان مصرف انرژی سوخت و برق را بدست آورد و از آن در جهت كاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی مصرف سوخت در ساختمان بهره برد.

بخش‌های مختلف یك ساختمان هوشمند

سیستم‌های مدرن مدیرت ساختمان

سیستم‌های مدرن مدیریت ساختمان امروزه بر پایه وب[3] نگاشته می‌شوند كه بزرگترین مزیت آن در بكارگیری امتیازات شبكه جهانی اینترنت و كنترل ساختمان از راه دور توسط سیستم‌های ارتباطی متداول در دنیا است. به اینصورت كه با راه‌اندازی سایت ساختمان مورد نظر و با وارد كردن شناسه كاربری و رمز عبور می‌توان از هر مكانی بر ساختمان احاطه داشت. در اینگونه ساختمان‌ها می‌توان با نصب تابلوهای نمایشگر الكترونیكی در مكانهای خاص ساختمان و نمایش دادن اطلاعات مختلف از سیستم‌های كنترلی ساختمان زندگی را برای ساكنین لذت بخش كرد.

نگاه این پژوهش

در این پژوهش بیشتر توان خود را صرف مدیریت مصرف انرژی الكتریكی می‌كنیم وبا نگاهی دقیق‌تر درمی‌یابیم كهمصرف انرژی الكتریكی بین ساعت‌های مختلف از روز، بین روزهای مختلف در هفته، و در بین فصل‌های مختلف از سال متفاوت است كه در آن بیشترین تقاضای انرژی الكتریكی به طور معمول زمانی رخ می‌دهد كه دمای خارج افزایش می‌یابد. در سال‌های اخیر پیك انرژی مصرفی تغییرات زیادی كرده است و همین امر نگرانی‌های ناشی از تعادل بین تقاضا و تولید نیرو را افزایش داده است. در آینده‌ای نزدیك به دلایل زیست محیطی و اقتصادی،‌ نیاز به شركت‌های توزیع با توانایی در نظر گرفتن سناریوهای پیچیده‌ترِ تعادل نیرو[1] احساس می‌شود؛ این سناریوها باید مبتنی بر معرفی منابع تجدیدپذیر تولید انرژی الكتریكی[2] در مقیاس بزرگ، وسایل نقلیه الكتریكی شخصی[3] و توزیع تولید انرژی الكتریكی در مناطق مسكونی (تولید پراكنده) باشد.

شبكه هوشمند

خیلی‌ها معتقدند كه یك تكامل اساسی در سیستم انرژی الكتریكی نیاز است. از جمله اهداف این تكامل اساسی؛ شبكه‌های تولید برق نسل جدید سازگار با محیط‌ زیست، قابل اعتماد و دارای سیستم هوشمند است، كه به طور كلی به عنوان شبكه هوشمند[4] شناخته می‌شود. در شبكه هوشمند، تكنولوژی‌های پیشرفته بازدهی تولید و انتقال انبوه در شبكه را بهبود می‌دهند. تكنولوژیاطلاعات و ارتباطات[5] به طور گسترده در شبكه‌ها برای افزایش بازدهی، اعتمادسازی و انعطاف‌پذیری به خدمت گرفته می‌شوند[1] و [2]. در نهایت، مصرف كنندگان با مدیریت فعالانه مصرف انرژی می‌توانند از دریافت قبوض مصرفی با هزینه كمتر بهره ببرند. در حال حاضر شبكه هوشمند به یك موضوع تحقیقاتی جذاب تبدیل شده است و محور اصلی پژوهش‌ها، طراحی زیرساخت‌های كاربردی ICT و برنامه‌های كاربردی مدیریت انرژی مانند: مدیریت منابع توزیع انرژی، مدیریت وسایل خانگی (بارهای خانگی)[6] و تكنیك‌های پاسخ به تقاضا[7] است كه به تفصیل در[3]تا [10] بحث شده است. در اصل شبكه هوشمند (SG) به عنوان یك تكنولوژی جدید امكان ارتباط دو طرفه و انتقال جریان بین كاربران نهایی و تسهیلات زندگی را فراهم می‌كند. سه پیامد اصلی تحقق شبكه‌های هوشمند شامل: قابلیت اطمینان شبكه‌های توزیع، بهره‌برداری از منابع انرژی پایدار و بهره‌وری انرژی هستند[11]. در زمینه بهره‌وری انرژی، پاسخ به تقاضا (DR) یك برنامه اساسی در سطح توزیع شناخته می‌شود. مصرف‌كنندگان كه به طور سنتی به پرداخت نرخ ثابت برای انرژی الكتریكی عادت كرده اند، اكنون می‌توانند تا مصرف انرژی الكتریكی خود را با توجه به تعرفه‌های متغیر به طور عمده مدیریت كنند[12] و [13].

تكنیك پاسخ به تقاضا (DR)

تكنیك پاسخ به تقاضا (DR) یك برنامه اختیاری و داوطلبانه برای هر مصرف‌كننده است و به او فرصت نظارت، كاهش و یا تغییر مصارف را به گونه‌ای می‌دهد كه صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در صورت‌حساب برق مصرفی دستگاه‌های خانگی خود داشته باشد[14]. موانع عمده در اجرای برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR‌) عدم دانش مصرف‌كنندگان در رابطه با چگونگی رفتار با تعرفه‌های متغیر با زمان است و نیز تصمیم‌گیری در شرایط مختلفی كه به عنوان طرح‌های تشویقی در نظر گرفته شده است. (برای مثال استفاده از دستگاه‌های پر مصرف در زمانی كه پیك مصرف پایین است؛ معمولا ساعات ابتدایی روز صورت می‌گیرد). افزایش پیاده‌سازی شبكه‌های هوشمند (SG) گامی مثبت در جهت به كارگیری برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR‌) است. در شبكه‌های هوشمند خانگی، هر مصرف‌كننده سیگنال‌های كنترلی را توسط سیستم دریافت می‌كند و سیستم می‌تواند كنترل دستگاه‌های خانگی را در جهت می‌نیمم‌سازی صورت‌حساب برق، در دست گیرد.

انواع برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR)

برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR) انواع مختلفی دارند كه هر كدام برای شرایط مختلف كاربرد دارند. دو دسته اصلی از این برنامه‌ها، برنامه‌های مبتنی بر زمان[8] و برنامه‌های مبتنی بر طرح‌های تشویقی- تنبیهی (مدیریت طرف تقاضا[9]) هستند. برنامه‌های زمان محور بر پایه متفاوت بودن تعرفه قیمت انرژی الكتریكی در طول روز استوار است و تاثیر آنها از طریق ترغیب مصرف‌كننده به مصرف برق بیشتر در ساعات كم‌باری كه انرژی الكتریكی قیمت كمتری دارد، محقق می‌شود. برنامه‌های مبتنی بر طرح‌های مدیریت طرف تقاضا (DSM) بر پایه پرداخت مبلغی به عنوان تشویق، یا جریمه مبلغی به عنوان، تنبیه به ترتیب در برابر كاهش میزان مصرف در ساعات اوج بار یا افزایش میزان مصرف در ساعات اوج بار، طراحی شده‌اند.

تعامل بین مصرف‌كننده و برنامه‌های پاسخ به تقاضا (DR)

اجرای موفق برنامه‌های پاسخ به تقاضا (در اینجا برنامه هایی كه زمان‌محور هستند) وابسته به انتخاب مصرف‌كننده‌ها برای كاهش مصرف برق در ساعاتی از شبانه‌روز است كه قیمت انرژی الكتریكی گرانتر است. بنابراین موفقیت‌آمیز بودن برنامه‌های DR‌ به شدت وابسته به شرایط اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی كشور و منطقه خواهد بود. به عبارت دیگر اجرای موفق برنامه‌های زمان محور، نیازمند وجود مصرف‌كنندگانی فعال و علاقه‌مند است كه با كم‌كردن مصرف خود در زمان‌های اوج بار (تعرفه قیمت برق بالا) و انتقال مصرف خود به ساعات كم باری به برنامه‌های DR پاسخ دهند.

برای بررسی كردن این رفتار باید شرایط زیر را در نظر بگیریم؛ كه با زیاد شدن تعرفه قیمت برق در یك بازه زمانی،‌ مشتریان دو واكنش را بروز خواهند داد[15]:

بخشی از بار، قابل انتقال نیست و مشتركین فقط می‌توانند در آن بازه زمانی مصرف خود را كاهش دهند. به این بخش از بار، بارهای غیرقابل انتقال[10]می‌گوییم. بارهای روشنایی، تهویه مطبوع و سیستم‌های صوتی و تصویری از این دسته بارها هستند.
بخش دیگری از بار این قابلیت را دارد كه به بازه‌های زمانی دیگری از شبانه روز منتقل شوند كه به این بخش از بار، بارهای قابل انتقال[11] می‌گوییم. بارهایی نظیر ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی از این دسته بارها هستند. البته در ادامه در جدولی كه برای مطالعه موردی در نظر گرفته شده است دسته سومی از بارها هستند كه اگرچه زیر مجموعه بارهای قابل انتقال هستند اما انرژی مصرفی آنها هم می‌تواند متغیر باشد و با تامین نیاز شارژ روزانه، دستگاه آماده به كار می‌شود. برای مثال بعضی از دستگاه‌های شارژی دارای شارژهای هوشمندی هستند كه می‌توانند در یك بازه انرژیمتغیر و مخصوص به خود، انرژی مصرف كنند و لذا با مدیرت مصرف انرژی می‌توان آنها را به گونه‌ای برنامه‌ریزی كرد كه در ساعات اوج بار انرژی كمتری مصرف كنند و در زمانی كه تعرفه قیمت برق پایین است انرژی بیشتری مصرف كنند. برای مثال دستگاه‌های نقلیه الكتریكی شخصی (PEVs) از جمله این بارهای خانگی محسوب می‌شوند.
واكنش اول از طرف مشتركین، مستلزم كم كردن مصرف و در نتیجه فدا كردن بخشی از رفاه اجتماعی از طرف مصرف‌كنندگان است و واكنش دوم نیز مستلزم انجام كارهای روزمره در زمانهای غیرمطلوب و در نتیجه از دست رفتن بخش دیگری از رفاه اجتماعی توسط مردم است. پس به عبارتی پاسخ به برنامه‌های زمان‌محور توسط مردم، با از دست رفتن بخشی از رفاه اجتماعی همراه خواهد بود كه باعث كمتر شدن همراهی مشتركین با برنامه‌های زمان‌محور DR خواهد شد چرا كه مشتركین نمی‌خواهند به سادگی بخشی از رفاه خود را از دست بدهند.

مقایساتی بین این پژوهش و پژوهش‌های انجام شده

در راستای تحقیقاتی مرتبط با مدیریت مصرف انرژی در اروپا، اهدافی از قبیل اختصاص 20% از سهم تولید انرژی الكتریكی از ژنراتورهای تجدیدپذیر و 20% صرفه جویی در انرژی الكتریكی، در نظر گرفته شده‌اند تا در سال 2020 محقق شوند[16]. در[3] از تكنیك بهینه‌سازی محدب برای برنامه‌ریزی انرژی مصرفی هر كدام از دستگاه‌های خانگی استفاده شده است كه در آن هم روش‌های متمركز بهینه‌سازی بر مبنای برنامه‌ریزی خطی و هم روش‌های غیرمتمركز بر پایه تئوری بازی‌ها پیشنهاد شده است. با این حال، چارچوب بهینه‌سازی ارائه شده در[3]، در عمل برای تمامی دستگاه‌های خانگی مناسب نمی‌باشد. دلیل آن اینست كه برخی از دستگاه‌های خانگی الگوی انرژی مصرفی ثابتی را دارند به این معنی كه وقتی این دستگاه روشن می‌شود تا زمانی كه كار خود را به اتمام برساند، بر اساس الگوی انرژی مصرفی خود انرژی مصرف می‌كند. در این مورد، ما می‌توانیم فقط زمان شروع به كار دستگاه‌ را بهینه كنیم و انرژی مصرفی آن دستگاه‌ در حین عملیات تحت بهینه‌سازی قرار نمی‌گیرد و بنابراین پارامتر بهینه‌سازی محسوب نمی‌شود. در این پژوهش، ما مایل به معرفی ویژگی‌ای هستیم كه در آن برخی از دستگاه‌های خانگی مشخص مانند ماشین لباسشویی یا ماشین ظرفشویی برای بهترین زمان شروع به كار برنامه‌ریزی می‌شوند و باید به آنها اجازه داده شود تا بدون وقفه براساس الگوی انرژی مصرفی خود، عملیاتشان را به پایان برسانند.