微电网系统在低能耗建筑中的应用研究

摘要

随着建筑节能政策的推广，绿色建筑、近零能耗建筑逐渐成为未来建筑的主体形式，建筑能源供应需要多样化、智能化、绿色化的供能方式，建筑与微电网一体化是一种可行设计。低能耗建筑用电需求量较小，其供电模式需要越来越低碳环保、高效智能化，低能耗建筑发展到零能耗建筑的技术路线也展现了建筑自身产能的一个趋势。根据低能耗建筑需求设计建造微电网，较常规市电和可再生能源供电，提高了供电安全性，降低了储能损耗的同时提高了可再生能源占比。 本文设计建立了一套针对低能耗办公建筑的低压离网型微电网系统，结合低能耗办公建筑的冷热负荷、用电习惯，在建筑能耗模拟的基础上对建筑中期用电负荷进行预测，使用线性规划方法进行系统设计，将外部环境约束和用户需求约束条件用线性规划方法转化为量化方程，通过计算得到当前用户的最佳配置方案。根据方案设计建立实验台，验证技术可行性，实验台整合了光伏发电、直流机组、交流机组输出转化，完成了孤岛系统中不稳定的可再生能源、稳定直流电源、稳定交流电源的并行供能，实现了三种类型发电装置的联合运行，系统输出电压偏差最大为2.6%，符合国家电能质量规范要求。 对光伏、燃料电池、微透平联合运行的微电网基本模型进行市场用户调研，将潜在用户按照需求分为三类，对每一类用户使用层次分析法判断其对本设计中微电网系统的接受程度，分析结果发现：潜在用户对微电网的需求具有经济效益和环境效益需求，对环境效益要求较高的用户对环境效益较好的方案权值为0.53;对经济效益要求较高的用户对经济性好的方案选择权值为0.69;对二者均有要求的两种用户选择了经济性较好的微电网方案，权值分别为0.53和0.39。在设计实验完成后，对系统进行经济性分析，微电网系统电力成本为1.6元/kWh，生命周期内净现值为63.5万元。通过敏感性分析，影响系统电力成本的主要因素为运行时间，其敏感系数为0.65。 通过对低能耗办公建筑用微电网系统设计、实验和生命周期内应用分析，证明该系统是稳定可行的，电能质量符合国家相关规范要求。系统电力成本达到1.6元/kWh，应用分析得到在成本较高的情况下仍具有应用潜力。同时，文中使用的系统设计方法、经济性和用户评价方法可作为一种有效的微电网系统生命周期设计评估方法使用。 在未来进一步研究中，可根据建筑能耗预测对微电网进行进一步优化，增加热力系统提高能源利用率，使建筑综合能源系统高效、智能、环保。

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