辦公建筑內(nèi)部負(fù)荷擾量特性分析與疊加機理研究項目摘要

由于傳統(tǒng)的設(shè)計方法不適用于描述建筑內(nèi)部負(fù)荷的隨機性特點，故對內(nèi)部負(fù)荷擾量特性分析和疊加機理進行研究，可改變設(shè)計負(fù)荷普遍偏大的現(xiàn)狀，提高建筑能源系統(tǒng)運行效率，具有重要意義。本課題通過對辦公建筑能耗的敏感性分析，確定內(nèi)部負(fù)荷的影響因素；基于時間和空間的熱量平衡關(guān)系，建立針對建筑內(nèi)部負(fù)荷擾量變化規(guī)律的評價指標(biāo)；結(jié)合對調(diào)研建筑樣本的統(tǒng)計，研究負(fù)荷擾量的特征參數(shù)；建立描述內(nèi)部負(fù)荷隨機性的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用隨機數(shù)學(xué)的求解方法，探索負(fù)荷變量出現(xiàn)和變化規(guī)律；依照內(nèi)部負(fù)荷因素的關(guān)聯(lián)性，采用可靠性分析方法，揭示內(nèi)部負(fù)荷的疊加機理。本課題將形成分析辦公建筑內(nèi)部負(fù)荷的基礎(chǔ)理論和負(fù)荷設(shè)計方法，為進一步優(yōu)化節(jié)能建筑的設(shè)計理念提供理論依據(jù)。

由于傳統(tǒng)建筑負(fù)荷的設(shè)計計算依賴于面積指標(biāo)的估算方法，沒有考慮建筑內(nèi)部負(fù)荷擾量的隨機性特征，從而導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備的體量普遍存在因選型偏大而帶來的運行能效偏低的問題。本課題針對采用空調(diào)系統(tǒng)的辦公建筑，從人員、設(shè)備、燈具等建筑內(nèi)部的負(fù)荷擾量角度出發(fā)，建立了描述內(nèi)部負(fù)荷擾量的參數(shù)指標(biāo)和數(shù)學(xué)分布，形成了內(nèi)擾負(fù)荷隨機變化特性的數(shù)學(xué)描述方法。在影響建筑負(fù)荷的多個影響因素中，通過主成分聚類分析的方法，確定了辦公建筑內(nèi)以人員為代表的室內(nèi)熱源對建筑負(fù)荷的影響占主導(dǎo)作用，該類負(fù)荷的時變性顯現(xiàn)出“雙峰分布”的特點。據(jù)此以時間為自變量建立了人員負(fù)荷、設(shè)備負(fù)荷和燈具負(fù)荷的分段回歸式。基于對室內(nèi)人員、設(shè)備數(shù)量的調(diào)研與統(tǒng)計，提出了人員在室率的指標(biāo)，建立了馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)模型對人員、設(shè)備負(fù)荷變化的隨機性特點進行描述。本課題基于隨機方法建立了以人員在室率為核心的一系列數(shù)學(xué)描寫構(gòu)建起的內(nèi)擾直接能耗預(yù)測模型和內(nèi)部負(fù)荷擾量疊加模型，可使辦公設(shè)備引起的直接能耗預(yù)測結(jié)果與實際耗電量的平均誤差率控制在5%以內(nèi)，可使辦公建筑的設(shè)計冷負(fù)荷與實測最大供冷量之間的誤差控制在10%以內(nèi)，有效提高了辦公能耗預(yù)測和辦公建筑負(fù)荷設(shè)計的準(zhǔn)確性。 2100433B

電壓閃變是供電系統(tǒng)主要的電能質(zhì)量污染之一，國標(biāo)《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》(GBl2326-2000)只規(guī)定了閃變的限值和測試方法，已有的研究集中于電壓信號分析、閃變值計算和檢測裝置等方面，尚未見干擾負(fù)荷的危害評估及干擾定位的應(yīng)用報道。閃變通常被認(rèn)為是一系列正弦信號對基波電壓的調(diào)制作用，但實際電網(wǎng)中卻大量存在著非平穩(wěn)性的閃變現(xiàn)象，這種數(shù)學(xué)模型的局限性限制了閃變機理的深入分析；絕大多數(shù)研究工作也僅研究電壓信號，忽視了干擾負(fù)荷的運行特性分析；目前尚未能夠衡量負(fù)荷對供電系統(tǒng)的閃變干擾強度，也無法在有背景閃變干擾的情況下搜索存在的干擾負(fù)荷、比較負(fù)荷干擾的大小，這些都限制了閃變治理工作的有效開展。本項目擬使用小波分析提取干擾負(fù)荷電壓、電流中包含的非平穩(wěn)特征量，研究閃變干擾負(fù)荷的運行特性，定義背景干擾和負(fù)荷對供電系統(tǒng)的干擾強度，獲得閃變干擾源搜索定位的工程方法，具有很好的工程實用價值。 2100433B

負(fù)荷特性是指電力負(fù)荷從電力系統(tǒng)的電源吸取的有功功率和無功功率隨負(fù)荷端點的電壓及系統(tǒng)頻率變化而改變的規(guī)律。

電力負(fù)荷是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它作為電能的消耗者對電力系統(tǒng)的分析、設(shè)計與控制有著重要影響。人們提出了大量的負(fù)荷模型，包括靜態(tài)負(fù)荷模型、機理動態(tài)負(fù)荷模型、非機理動態(tài)負(fù)荷模型。同時，也不斷積累了不少實測參數(shù)。建立一個負(fù)荷特性數(shù)據(jù)庫，能夠很方便地對歷史數(shù)據(jù)進行各種查詢以及調(diào)用，便于從一個整體、長期的范圍來對負(fù)荷特性進行比較、分析、綜合和應(yīng)用。

從負(fù)荷建模系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的要求而言，該負(fù)荷特性數(shù)據(jù)庫必須安全可靠并且易于使用，要求提供大容量的數(shù)據(jù)倉庫，支持大容量的數(shù)據(jù)調(diào)用且迅速，另外，在與其它數(shù)據(jù)庫的連接、操作系統(tǒng)的適應(yīng)上應(yīng)該更具有廣泛性。鑒于此，該軟件和數(shù)據(jù)庫分別是用Visual Basic 6.0和SQL Server來進行開發(fā)研制的。Visual Basic是一個可視化、面向?qū)ο蟮目焖賾?yīng)用程序開發(fā)工具，具有強大的圖形、圖像處理功能，擁有強大的數(shù)據(jù)庫功能。SQL Server有著很好的易用性、可伸縮性和可靠性等等，這種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠滿足各種類型的企業(yè)客戶和獨立軟件供應(yīng)商構(gòu)建應(yīng)用程序的需要。在江蘇電網(wǎng)以及河南電網(wǎng)的負(fù)荷特性數(shù)據(jù)庫的建立和應(yīng)用項目中，通過實踐證明，該負(fù)荷特性數(shù)據(jù)庫能夠滿足工程要求 。

為了進一步加深對負(fù)荷特性的了解，摸清各地區(qū)負(fù)荷特性的現(xiàn)狀，把握負(fù)荷特性變化的規(guī)律和發(fā)展趨勢，國家電力公司組織各網(wǎng)省電為公司全面、系統(tǒng)收集有關(guān)負(fù)荷特性資料，同對選取華東、漸江、湖北、四川四個電網(wǎng)和北京、上海、南京、福州、蘭州、長沙、南寧、大連等八個城市進行負(fù)荷特性的調(diào)研分析試點工作。在此基礎(chǔ)上，對我國負(fù)荷特性進行了全面的分析和預(yù)測。本書是對以上工作成果的系統(tǒng)綜合。

本書是我國第一本有關(guān)負(fù)荷特性的權(quán)威書籍，具有極高實用性和指導(dǎo)性。本書可作為各電力企業(yè)市場分析預(yù)測、規(guī)劃計劃和市場營銷等方面工作者的主要工具書和參考書，也可作為各研究部門和高等院校師生的主要工具書和參考書。