【摘 要】
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农村居住建筑节能是我国实现“2030年碳减排”目标的关键领域和重要环节。自我国提出“乡村振兴战略计划”以来,农村人居环境显著提升,热舒适环境持续改善,单位面积能耗却一直增加。汉中地区处于我国夏热冬冷地区的最北部,地处非集中供暖区域,需要通过空气调节系统来保障冬季室内热环境,用能需求大,能耗高。因此,需要借助多能互补供能系统,为汉中农村住区建筑提供安全、可靠、清洁、经济的能源供给,实现建筑节能并减少
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农村居住建筑节能是我国实现“2030年碳减排”目标的关键领域和重要环节。自我国提出“乡村振兴战略计划”以来,农村人居环境显著提升,热舒适环境持续改善,单位面积能耗却一直增加。汉中地区处于我国夏热冬冷地区的最北部,地处非集中供暖区域,需要通过空气调节系统来保障冬季室内热环境,用能需求大,能耗高。因此,需要借助多能互补供能系统,为汉中农村住区建筑提供安全、可靠、清洁、经济的能源供给,实现建筑节能并减少建筑碳排放。多能互补供能系统可以综合利用多种能源,以可再生能源为主、电网为辅进行能源供给。但是多能互补供能系统的结构复杂,涉及到多种能源与设备,而产能设备的输出功率也受到可再生能源间歇性、不稳定性的影响,需要选择合适的优化设计方法来得到该系统的最佳配置方案。本文采用Copula多能互补法来处理这一问题,主要进行了如下工作:1.调查处理数据。确定研究区域,调研分析该地区可再生能源蕴含量、可用种类以及建筑相关信息,采用Energy Plus软件对建筑能耗进行模拟,构建多能互补系统,确定系统构成元件及其出力模型。2.建立多能互补系统。根据系统特性设立了供能平衡约束、设备额定功率约束、光生互补约束及系统违反水平概率约束、碳减排等约束,建立了以相关运行费用最小为目标函数的汉中农村建筑供能多能互补优化模型。3.设置不同情景,计算多情景下的优化模型,得到系统最佳配置方案。本文在考虑系统约束违反水平的基础上,设置不同的碳减排比例,以当前设备的单位发电成本和功率输出成本为输入数据,求解得出多种情景下的各设备功率输出计划配置方案。得到以下结论:1.模拟得到该村落年总能耗约为0.86×10~6k W·h,其中年空调能耗为0.29×10~6k W·h,占年总能耗34.2%,其它电器年能耗为0.57×10~6k W·h,占年总能耗65.8%。2.确定多能互补系统的结构为光伏组件、生物质锅炉、储能电池及农村电网,采用区间机会约束规划和Copula多能互补法建立汉中农村地区多能互补优化模型。3.采用核密度估计法对选定的两种可再生能源的边缘分布进行表征,计算平方欧式距离选择Frank Copula函数为最优Copula函数对两者进行耦合。4.分析对比优化模型求解结果后可知,随着碳减排力度的增加,光伏组件发电比例增加,多能互补系统总成本增加,因此,为可再生能源分配合适的发电比例可以在减碳的同时节省成本。光伏组件和生物质锅炉的功率输出会影响影响系统成本和发电结构,两者的联合发电有利于提高系统的稳定性。5.根据系统成本与效益,选择出了约束违反水平为0.05情况下的三种最优情景。其碳减排程度为10%、15%和20%,与100%燃煤发电厂的电网供电相比,分别减碳约288.04吨、432.07吨以及576.09吨,并求解得到了详细的月发电计划配置方案,可以为系统运行策略提供参考。
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