在实际应用中,家用风力机通常会和太阳能板及储能设备组成混合能源系统进行供电,影响混合能源系统容量配置大小的因素有很多,例如安装地点的风光资源潜力、用户的负载需求、系统各组件的技术参数等。因此,在设计混合能源系统时需要考虑这些因素,并在满足技术上可行性条件的同时,使得系统成本最小化,即应该优化确定混合能源系统的最佳容量;当在智能家庭具体应用风光储供电系统时,还应该进一步考虑如何高效利用风光资源,降低用户电力支出。为了解决风力发电机在智能家庭应用的两个主要问题,(1)家庭用户风力发电系统容量的优化选择问题;(2)智能家庭用电调度问题,本文主要完成了以下的工作内容:(1)设计实验测试了家用风力机的输出性能以及其配合太阳能板、储能单元等组件为智能家居供电的运行情况。在风力机性能实验中,分别通过人工制造风场和伺服电机带动风力机转动的两种形式,测试了风力机的输出电压和风速以及转速之间的变化关系。而后风光储系统为智能家居供电的实验中重点观测了一天中太阳能板的输出性能随时间的变化情况,以及蓄电池的充放电特性。实验中整个过程系统运行良好,证实了本研究的可行性并为接下来的系统容量优化以及智能家居优化调度研究提供了实际的太阳能板和风力机的发电量数据。(2)在实验的基础上,利用HOMER对智能家庭使用风光储供电系统的技术可行性及经济性进行分析,得到系统各组件配置的最佳容量方案,并为智能家庭用户应用风力机提供了合理的建议。在选取了三个风光资源潜力有所差距的地点后,利用HOMER建模仿真优化,以探究不确定的气候参数对输出结果的影响。之后在敏感性分析中,探究了风力机技术参数、负载缺电率以及缺电惩罚措施对于输出结果的影响。(3)基于智能家居能量管理系统的支持技术:高级测量体系、物联网无线通信网络NB-IoT、区块链技术,设计了基于区块链的社区型可再生能源供电系统构成的微电网能量交易市场,并详细介绍了构成该能量市场的几个要素;其中每个家庭都是可再生能源的产消者,配备有太阳能板、风力机等供电单元,社区中每个家庭用户的可再生能源供应系统通过物理连接交换能量,并通过家庭能量管理系统完成交易信息的发布和记录等任务。(4)将用户负载分为刚性负载和柔性负载两类,其中柔性负载可以参与调度,由能量管理系统选择其启动时间点和运行时间段,调度的目的是在满足用电功率限制的条件下最小化用户电费支出。最后对智能家居用电调度问题建立了非线性0-1整数规划模型,并采用离散二进制粒子群算法求解模型。