高温季节城市微气象与电力空调负荷的交互影响规律

摘要

在全球气候变暖、极端天气频发的过程中,城市微气象以更快的速度恶化,给全球超过50%的人口的生活带来巨大影响,而且影响范围将进一步增大。城市微气象恶化最重要的现象是城市热岛效应,城市热岛效应增加电力空调负荷这一关系己被广泛研究过。但是,实际电力空调负荷的产生还受温湿效应和累积效应的影响,并且城市中高密度空调负荷排放的大量废热会反过来加剧城市热岛效应。掌握城市微气象与电力空调负荷之间的交互影响关系将有助于减少电力空调用电量、改善城市微气象,进而达到节能减排、改善城市宜居度的效果。同时,还有助于提高短期负荷预测的准确率,使电力系统更加安全稳定的运行。
　　在高温季节的前提下,本文首先探讨了气温与电力空调负荷之间的关系,用S曲线对其关系进行拟合。然后,分别讨论城市热岛效应、温湿效应和累积效应这三者对电力空调负荷的影响,提出新的修正累积效应的方法。并将三种效应相结合研究城市微气象与电力空调负荷两者之间的交互影响关系,包括三种效应综合对电力空调负荷的影响、电力空调负荷对城市微气象的反作用、城市微气象与电力空调负荷之间的恶性循环作用。最后,分析了城市微气象与电力空调负荷的交互影响关系在城市大空间尺度节能减排、城市规划、城市管理和精细化负荷预测中的应用。
　　根据北京市2005年夏季负荷数据和气象数据进行分析,结果表明城市热岛效应、空调负荷的温湿效应和累积效应综合导致的空调能耗约占总空调能耗的四成,电力空调负荷排放的废热会使城市气温明显上升,电力空调用电量在发电过程中排放的CO2量不容忽视。同时,些许改善城市微气象就可以达到显著的节能减排效果,并可以将城市微气象与电力空调负荷之间的恶性循环转变为良性循环,最终实现降低电力系统脆弱性、减少空气污染和缓减全球变暖趋势的目的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:插图索引、附表索引、符号说明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 微气象学研究

1.2.2 微气象研究成果在电力系统中的应用

1.2.3 气温及城市热岛效应对电力负荷的影响

1.2.4 综合考虑多项气象因素对负荷的影响

1.2.5 精细化负荷预测

1.3 本文主要工作和组织结构

第2章 气温与电力负荷关系的研究

2.1 电力负荷的组成

2.2 电力空调负荷的分离

2.3 气温与天气敏感负荷之间的关系

2.4 高温季节气温与电力空调用电量关系拟合

2.4.1 曲线拟合

2.4.2 逻辑曲线及函数

2.5 实例分析

2.5.1 数据来源及样本

2.5.2 数据处理

2.5.3 拟合工具Origin Lab 8.0

2.5.4 北京2005年夏季电力空调用电量与气温关系

2.6 本章小结

第3章 城市微气象与电力空调负荷的交互影响模型

3.1 交互影响模型概述

3.2 热岛效应对电力空调负荷的影响

3.2.1 热岛强度的定义与计算方法

3.2.2 热岛效应对电力空调负荷的影响

3.3 温湿效应对电力空调负荷的影响

3.3.1 温湿指数定义及计算方法

3.3.2 温湿效应对电力空调负荷的影响

3.4 累积效应对电力空调负荷的影响

3.4.1 温度对累积效应的修正方法

3.4.2 累积效应对电力空调负荷的影响

3.5 城市热岛效应、温湿效应和累积效应三者综合对电力空调负荷的影响

3.5.1 基本原理

3.5.2 实例分析

3.6 电力空调负荷对城市微气象的反作用

3.6.1 电力空调工作原理

3.6.2 电力空调负荷对城市微气象的直接作用

3.6.3 电力空调负荷对城市微气象的间接作用

3.7 城市微气象与电力空调负荷之间的恶性循环作用

3.8 本章小结

第4章 交互影响模型的应用探讨

4.1 城市大空间尺度的节能减排

4.1.1 传统空调节能方法

4.1.2 城市空调节能监测控制系统

4.2 在城市规划中的应用

4.3 在城市管理中的应用

4.4 在精细化负荷预测中的应用

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录A (攻读学位期间发表论文目录)

致谢