基于負(fù)荷分析的建筑負(fù)荷計(jì)算

基于負(fù)荷分析的建筑負(fù)荷計(jì)算

0技術(shù)方面的問題分布能源是指將能源供應(yīng)系統(tǒng)配置在能耗用戶附近，分布規(guī)模、小容量和分散式的能源，充分利用能源或充分利用不可能耗，減少能源傳輸損失。分布式能源的先進(jìn)技術(shù)包括太陽能利用、風(fēng)能利用、燃料電池和天然氣冷熱電三聯(lián)供等多種形式,其中燃?xì)饫錈犭娙?lián)供因其技術(shù)成熟、建設(shè)簡單、投資相對(duì)較低,已在國際上得到了迅速推廣。在進(jìn)行冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),冷熱負(fù)荷與電負(fù)荷的逐時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系直接影響到三聯(lián)供系統(tǒng)的配置與運(yùn)行,逐時(shí)負(fù)荷的預(yù)測是三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置與運(yùn)行分析的基礎(chǔ)。在國內(nèi),由于三聯(lián)供系統(tǒng)的使用還沒有得到國家電力部門的認(rèn)可,物價(jià)部門也沒有對(duì)該系統(tǒng)的上網(wǎng)電價(jià)進(jìn)行計(jì)算規(guī)定,因此,現(xiàn)階段國內(nèi)三聯(lián)供的使用均采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)”原則確保系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)。逐時(shí)電負(fù)荷計(jì)算成為機(jī)組發(fā)電容量選取的重要依據(jù)。1負(fù)荷分析和時(shí)間收費(fèi)方法依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范、數(shù)據(jù)對(duì)酒店、辦公樓、商業(yè)建筑等公用建筑進(jìn)行分析,提出電負(fù)荷逐時(shí)計(jì)算方法。1.1酒店負(fù)荷季節(jié)及出出率關(guān)聯(lián)特征酒店的負(fù)載主要為照明、后勤(含廚房、洗衣房等)、空調(diào)、電梯、弱電設(shè)備等。正常運(yùn)行情況下,酒店照明、后勤、電梯、弱電設(shè)備負(fù)載與客房入住率、酒店等級(jí)有直接關(guān)系,對(duì)溫度關(guān)聯(lián)性較小,定義為非季節(jié)性負(fù)荷。空調(diào)類負(fù)載與溫度、入住率及酒店等級(jí)均有較大關(guān)聯(lián),其中溫度對(duì)空調(diào)類負(fù)載的影響較大,定義為季節(jié)性負(fù)載。不同地域、不同等級(jí)、不同運(yùn)營條件下,酒店的用電負(fù)荷是不同的。為便于負(fù)荷預(yù)計(jì),選取上海地區(qū)普通入住率較高的星級(jí)酒店作為負(fù)荷預(yù)測樣本,針對(duì)酒店特性,分別選取春、夏、秋、冬季各一個(gè)典型日對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。經(jīng)過對(duì)若干酒店的負(fù)荷調(diào)查,非季節(jié)性負(fù)荷與季節(jié)性負(fù)荷在不同季節(jié)具有不同的比值,另外與入住率關(guān)系較小的基礎(chǔ)性負(fù)荷約占總負(fù)荷的40%,其余60%負(fù)荷與入住率呈線性相關(guān)特征。設(shè)酒店非季節(jié)性負(fù)荷在100%入住率條件下計(jì)算負(fù)荷為1,酒店夏季典型日100%入住率條件下,計(jì)算負(fù)荷為70W/m2,推導(dǎo)出季節(jié)及入住率關(guān)聯(lián)電力負(fù)荷數(shù)據(jù)(酒店)如表1所示。假設(shè)平均入住率為50%,酒店計(jì)算負(fù)荷P季節(jié)性分類如表2所示。針對(duì)各季節(jié)典型日計(jì)算負(fù)荷,還需要進(jìn)行每天24h負(fù)荷分析。根據(jù)GB50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》B.0.5-2照明開關(guān)時(shí)間表及B.0.5-3房間人員逐時(shí)在室率,以這兩個(gè)表的數(shù)據(jù)作為計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷的依據(jù),考慮到酒店的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),照明開關(guān)表作為酒店負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間系數(shù)S,房間人員逐時(shí)在室率作為負(fù)荷計(jì)算的需用系數(shù)K,則非季節(jié)性負(fù)荷的逐時(shí)系數(shù)M1=SK/SK當(dāng)日最大值;季節(jié)性負(fù)荷的逐時(shí)系數(shù)M2與S關(guān)聯(lián)性較小,與人員在室率及外界溫度變化有關(guān),特別在制冷季,需要引入溫度系數(shù),空調(diào)設(shè)置溫度T1為26℃,典型日最高溫度為T2,逐時(shí)溫度為T3,溫度系數(shù)為C=(T3?T1)/(T2?T1)M2=KC/KC當(dāng)日最大值P逐時(shí)=M1?P非季節(jié)性+M2?P季節(jié)性C=(Τ3-Τ1)/(Τ2-Τ1)Μ2=ΚC/ΚC當(dāng)日最大值Ρ逐時(shí)=Μ1?Ρ非季節(jié)性+Μ2?Ρ季節(jié)性由以上分析得出典型日酒店逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù),如表3所示。1.2辦公負(fù)荷預(yù)測算法辦公的負(fù)載主要為照明、辦公設(shè)備、空調(diào)、電梯、弱電設(shè)備等。其中正常運(yùn)行下,辦公照明、辦公、電梯、弱電設(shè)備負(fù)載與辦公入住率、出勤率、辦公等級(jí)有直接關(guān)系,對(duì)溫度關(guān)聯(lián)性較小,定義為非季節(jié)性負(fù)荷。空調(diào)類負(fù)載與溫度、出勤率及辦公等級(jí)均有較大關(guān)聯(lián),其中溫度對(duì)空調(diào)類負(fù)載的影響較大,定義為季節(jié)性負(fù)載。不同地域、不同等級(jí)、不同運(yùn)營條件下,辦公的用電負(fù)荷是不同的,為便于負(fù)荷預(yù)計(jì),選取上海地區(qū)普通入住率及出勤率的智能化辦公樓作為負(fù)荷預(yù)測樣本,針對(duì)辦公特性,分別選取春、夏、秋、冬季各一個(gè)典型日及一個(gè)節(jié)假日對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。經(jīng)過對(duì)若干辦公的負(fù)荷調(diào)查,非季節(jié)性負(fù)荷與季節(jié)性負(fù)荷在不同季節(jié)具有不同的比值。另外,與入住率、出勤率關(guān)系較小的基礎(chǔ)性負(fù)荷約占總負(fù)荷的10%,其余90%負(fù)荷與入住率呈線性相關(guān)特征。設(shè)辦公非季節(jié)性負(fù)荷在100%入住率條件下計(jì)算負(fù)荷為1,辦公夏季典型日100%入住率條件下,計(jì)算負(fù)荷為70W/m2,推導(dǎo)出季節(jié)及入住、出勤率關(guān)聯(lián)電力負(fù)荷數(shù)據(jù)(辦公),如表4所示。假設(shè)辦公平均入住出勤率為75%,辦公計(jì)算負(fù)荷(P)季節(jié)分類如表5所示。針對(duì)各季節(jié)典型日負(fù)荷及節(jié)假日負(fù)荷,還需要進(jìn)行每天24h負(fù)荷分析。根據(jù)GB50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》B.0.5-2照明開關(guān)時(shí)間表及B.0.5-3房間人員逐時(shí)在室率,以這兩個(gè)表的數(shù)據(jù)作為計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷的依據(jù),同時(shí)考慮到辦公的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)負(fù)荷基礎(chǔ)比值10%,照明開關(guān)表作為辦公負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間系數(shù)S,房間人員逐時(shí)在室率作為負(fù)荷計(jì)算的需用系數(shù)K,則非季節(jié)性負(fù)荷的逐時(shí)系數(shù)為M1=SK/SK當(dāng)日最大值或低負(fù)載率下M1=SK/SK當(dāng)日最大值+基礎(chǔ)負(fù)荷比值;季節(jié)性負(fù)荷的逐時(shí)系數(shù)與S關(guān)聯(lián)性較小,制冷季節(jié)M2=KC/KC當(dāng)日最大值+基礎(chǔ)負(fù)荷比值,非制冷季節(jié)M2=K/K當(dāng)日最大值+基礎(chǔ)負(fù)荷比值。工作日高負(fù)荷率P逐時(shí)=M1·P非季節(jié)性+M2·P季節(jié)性;節(jié)假日P逐時(shí)=(P非季節(jié)性+P季節(jié)性)·基礎(chǔ)負(fù)荷比值。1.3商業(yè)負(fù)荷預(yù)測算例商業(yè)的負(fù)載主要為照明、餐飲、空調(diào)、電梯、弱電設(shè)備等。其中正常運(yùn)行下,商業(yè)照明、餐飲、電梯、弱電設(shè)備負(fù)載與商業(yè)入住率、商業(yè)業(yè)態(tài)有直接關(guān)系,與溫度關(guān)聯(lián)性較小的,定義為非季節(jié)性負(fù)荷。空調(diào)類負(fù)載與溫度、入住率及酒店等級(jí)均有較大關(guān)聯(lián),其中溫度對(duì)空調(diào)類負(fù)載的影響較大,定義為季節(jié)性負(fù)載。不同地域、不同業(yè)態(tài)、不同運(yùn)營條件下,商業(yè)的用電負(fù)荷是不同的,為便于負(fù)荷預(yù)計(jì),選取上海地區(qū)普通業(yè)態(tài)的綜合性商業(yè)作為負(fù)荷預(yù)測樣本,針對(duì)商業(yè)特性,分別選取春、夏、秋、冬季各一個(gè)典型日對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。經(jīng)過對(duì)若干商業(yè)建筑的負(fù)荷調(diào)查,非季節(jié)性負(fù)荷與季節(jié)性負(fù)荷在不同季節(jié)具有不同的比值,在營業(yè)時(shí)段與人員關(guān)系較小的基礎(chǔ)性負(fù)荷約占總負(fù)荷的50%,與人員活動(dòng)呈線性相關(guān)特征。設(shè)商業(yè)非季節(jié)性負(fù)荷在100%人員活動(dòng)度條件下,計(jì)算負(fù)荷為1,商業(yè)夏季典型日100%人員活動(dòng)度條件下,計(jì)算負(fù)荷為100W/m2,推導(dǎo)出季節(jié)及活動(dòng)度關(guān)聯(lián)商業(yè)電力負(fù)荷數(shù)據(jù)如表6所示。假設(shè)商業(yè)人員平均活動(dòng)度為85%,商業(yè)計(jì)算負(fù)荷P季節(jié)分類如表7所示。針對(duì)各季節(jié)典型日負(fù)荷及節(jié)假日負(fù)荷,還需要進(jìn)行每天24h負(fù)荷分析。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》B.0.5-2照明開關(guān)時(shí)間表及B.0.5-3房間人員逐時(shí)在室率,以這兩個(gè)表的數(shù)據(jù)作為計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷的依據(jù),同時(shí)考慮到商業(yè)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),非營業(yè)時(shí)段負(fù)荷基礎(chǔ)比值10%,照明開關(guān)表作為辦公負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間系數(shù)S,房間人員逐時(shí)在室率作為負(fù)荷計(jì)算的需用系數(shù)K,則非季節(jié)性負(fù)荷的逐時(shí)系數(shù)為M1=SK/SK當(dāng)日最大值或低負(fù)載率下M1=SK/SK當(dāng)日最大值+基礎(chǔ)負(fù)荷比值;季節(jié)性負(fù)荷的逐時(shí)系數(shù)與S關(guān)聯(lián)性較小制冷季M2=KC/KC當(dāng)日最大值+基礎(chǔ)負(fù)荷比值;非制冷季節(jié)M2=K/K當(dāng)日最大值+基礎(chǔ)負(fù)荷比值。負(fù)荷率P逐時(shí)=M1·P非季節(jié)性+M2·P季節(jié)性。2單位面積逐時(shí)功率的計(jì)算與分析為了驗(yàn)證上述數(shù)據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確性,查閱了日本三聯(lián)供設(shè)計(jì)手冊(cè),以10000m2建筑為例,分別對(duì)辦公、酒店、店鋪等用電負(fù)荷給出了建議值。以酒店建筑為例,酒店年單位面積用電量為200kWh/(m2·a)),月電負(fù)荷占比以及夏季、冬季、過渡季日電負(fù)荷逐時(shí)占比如表8、表9所示。根據(jù)以上表格,以夏季典型日為例,計(jì)算出單位面積逐時(shí)功率,并進(jìn)行比對(duì),如表10所示。本文的計(jì)算負(fù)荷最大值發(fā)生在19:00,日本數(shù)據(jù)的最大負(fù)荷在17:00,且較日本極大值大20%以上,低負(fù)荷較為一致,偏差在10%左右,偏差最大值發(fā)生在9:00～11:00,負(fù)荷日間波動(dòng)走向基本一致。綜合考慮計(jì)算依據(jù)及計(jì)算方法,產(chǎn)生偏差的主要原因?yàn)?:00～11:00,人員在室率及照明開關(guān)率均較低,如對(duì)于旅游酒店較合適,對(duì)于度假酒店預(yù)計(jì)與實(shí)際情況偏差較大,但考慮到國內(nèi)的酒店業(yè)態(tài)實(shí)際情況,文中的依據(jù)還是較有說服力。當(dāng)然,無論是本文的計(jì)算方法,還是日本的數(shù)據(jù),由于考慮的參數(shù)及內(nèi)容比較單一,與具有豐富內(nèi)容的實(shí)際情況相比較,均會(huì)產(chǎn)生較大偏差。以上電力負(fù)荷的逐時(shí)計(jì)算分析僅適用于三聯(lián)供