智能楼宇灵活负荷调控与能量管理策略研究

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智能楼宇灵活负荷调控与能量管理策略研究王彤旭沈阳工业大学
摘要：楼宇节能减排是我国实现碳达峰及碳中和目标的一种重要方式。同时,柔性负荷灵活调控已成为新型电力系统发展趋势。随着新能源发电及储能技术在我国建筑领域渗透率的不断提高,发展智能楼宇已成为用户侧能源消费结构变革实现建筑节能减排的必然要求。在智能楼宇项目中,深入研究楼宇能量调度优化策略不仅可以使楼宇负荷以更为安全、稳定、经济方式运行,同时还可以削减楼宇负荷曲线高峰及降低楼宇用户电费支出。本文以居民楼宇和商业楼宇为切入点,对其相关负荷进行分类并对其用电侧能量管理策略进行了相关研究。首先,对楼宇能量管系统(Building Energy Management System,BEMS)进行分析,给出了BEMS的整体结构,并对其功能进行了详细的描述;根据不同用电特性对楼宇负荷进行归类,并建立了以用户意愿为基础的相关负荷工作状态模型;根据楼宇的实际环境,建立了光伏电源出力模型;根据智能楼宇储能设备的功能要求,建立了楼宇储能电池模型,并对其运行特性及性能参数进行分析。其次,通过研究楼宇负荷调度方法,分析需求响应方式及响应特性,针对居民楼宇及商业楼宇建立了不同的调度模式。针对居民楼宇实施电价型需求响应中的分时电价调度,在考虑用户满意度的基础上,提出居民楼宇负荷优化控制策略。该策略将新能源和储能技术应用到楼宇能量管理中,对用户侧节能减排具有重要意义;针对商业楼宇电动汽车、空调这两种广义储能负荷应用激励型需求响应直接负荷控制,研究EV及温控负荷联合调度模式,继而考虑到楼宇新能源系统并以碳减排量为指标评估商业楼宇节能减排效果。最后,对居民楼宇及商业楼宇能量调度优化策略进行仿真及分析,算例结果均验证了所建模型的有效性。针对居民楼宇的算例表明,该调度控制策略可以促进楼宇新能源消纳,有益于楼宇节能减排,并且可以在保证住户舒适度基础上明显减少电费支出;针对商业楼宇的算例表明,温控负荷与EV联合调度可以同时兼顾电网侧和用户侧利益,通过提升新能源消纳和空调节能降低楼宇碳排放量,所以此联合调度模式具有明显经济效益的同时又可促进楼宇生态效益的提升。