智能用电是连接用户侧和供电侧的枢纽,是用户感受和体验智能电网建设成果的重要途径。智能用电在提高电力资源整合能力、促进了能源清洁化发展的同时,也改变用户侧能源消费方式,一方面用户侧的角色发生重大变化,由单一的能源消费者转变为生产-消费双重身份,另一方面用电形式呈多元化发展趋势,包括分布式能源、储能以及电动汽车等。而家庭能源管理是用户侧实现智能用电的重要途径,用户通过家庭能源管理合理安排用电计划来适应电价信号或电网负荷的变化,进而实现节能增效、用电成本减小、负荷消减、提高电力系统运行效率等。为此,研究基于智能用电的家庭能源优化策略具有非常重要的现实意义。论文对家庭能源管理系统结构框架及功能进行了深入研究。首先分析了风力发电、光伏发电、储能系统以及负荷等系统单元设备工作原理,并建立相应的数学模型。针对风、光可再生能源的随机性和波动性以及用户用电行为的不确定性,提出了多时间尺度家庭能源优化策略,该策略分为日前调度、日内滚动以及实时调整3个阶段,在日前调度阶段,根据风光等可再生能源预测数据,对用户的用电计划进行引导;在日内滚动阶段,根据最新预测数据以及负荷需求,对系统内储能充放电功率以及可控负荷用电安排进行优化;在实时调整阶段,根据可再生能源出力调整储能出力,平移功率波动,算例仿真验证多时间尺度家庭能源优化策略的有效性。论文针对包含多个家庭能源管理系统集群控制问题,提出了一种多用户家庭能源管理系统分布式协同优化调度策略,该策略将集中式控制划分为两层,分别为本地用户侧家庭能源管理(LHMES)和全局家庭能源协同(GHEMS)。在本地用户侧家庭能源管理过程中,在考虑用户舒适度的基础上,对可控负荷的调度;在全局家庭能源协同过程中,考虑用户侧储能以及用户之间功率传输。在此基础上,以用户综合最小用电成本为目标函数,建立了多用户家庭能源管理系统分布式协同控制数学模型,仿真结果表明,分布式算法可实现与集中式算法近乎相等的功能。最后分析了辐射网、环形网、网状网3种不同网络拓扑结构对所提分布式算法的影响,仿真结果表明网状网拓扑结构优于环形网和辐射网。