CN111709670A - 一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置 - Google Patents
一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111709670A CN111709670A CN202010669347.0A CN202010669347A CN111709670A CN 111709670 A CN111709670 A CN 111709670A CN 202010669347 A CN202010669347 A CN 202010669347A CN 111709670 A CN111709670 A CN 111709670A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- regulation
- building
- control strategy
- evaluation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 26
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 11
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 7
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000001583 randomness test Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 16
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 6
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- NRNCYVBFPDDJNE-UHFFFAOYSA-N pemoline Chemical compound O1C(N)=NC(=O)C1C1=CC=CC=C1 NRNCYVBFPDDJNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/08—Construction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/80—Management or planning
- Y02P90/82—Energy audits or management systems therefor
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Marketing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Development Economics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本申请公开一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置。所述方法包括构建面向地热能的建筑能源系统，并搭建多维度建筑能源系统评价体系；设置面向地热能的建筑能源系统优化调控策略；根据多维度建筑能源系统评价体系和建筑能源系统优化调控策略，进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价；基于层次分析方法和灰色关联评价方法，进行面向地热能的建筑能源系统的二元综合指标评价。本申请从面向地热能的多角度建筑能源综合对比评价不同控制策略的综合性能，实现调控策略的快速筛选，计算过程快捷、方便、适用性强，能够应用于面向地热能的建筑能源系统及其调控策略的综合评价。
Description
技术领域
本申请涉及建筑能源供应与消费领域，尤其涉及一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置。
背景技术
随着我国经济的发展和人们生活水平的提升，建筑领域能耗一直高居不下，数据表明，2017年全国建筑能耗由2016年的8.99亿tce增长到9.47亿tce，占全国能源消费比重21.11％。建筑能耗的总量持续呈现增长趋势，而其中采暖与空调的能耗又占到总建筑能耗的50％-70％左右。由此可以看出建筑能耗在供热领域具有极大的节能空间，需要有效的利用可再生能源，提高各种能源的利用效率。
可再生能源在供暖领域的应用主要为太阳能、空气能和地热能。地热能在建筑供暖中使用热泵技术，地源热泵利用地表浅层地热资源作为冷热源，通过输入少量电能，使低品位的地热能转换为高品位热能用于暖使用。全国范围都有应用，在严寒地区与寒冷地区应用较为广泛，主要为土壤源热泵与地下水源热泵，项目占比约为18％左右。中国地热资源是比较丰富的，据粗略计算，主要沉积盆地小于2000米的深度中储存的地热资源总量约4.0184×1019kJ，相当于1.3711×1012tce的发热量，以其1％作为可开采量计算，可开采地热资源总量为4.0184×1017kJ，约相当于1.3711×1010tce的发热。
地源热泵主要存在的是热平衡的问题，部分北方地区普遍存在建筑冬季热负荷大于夏季冷负荷的情况，因而导致低温逐年降低，取热困难，降低热泵效率，污染周围土壤生态环境。夏季冷负荷大于夏季热负荷的地区情况相反。为了提高建筑能源系统的能源利用效率，实现供能及用能的最佳匹配性，常采用一定的调控策略。调控策略分为直接和间接两种形式：间接调控方式是指利用建筑蓄能系统，实现建筑能源系统能源供应的调节；直接调控方式是不利用实际蓄能系统，依靠建筑虚拟蓄能技术，实现建筑能源系统能源供应的调节。地源热泵技术有很好的生态效益以及经济效益。因此，需要一个主动设计及评价方法，综合筛选一种面向地热能建筑能源系统调控策略的设计方法。
发明内容
本申请提供了一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，包括如下步骤：
构建面向地热能的建筑能源系统，并搭建多维度建筑能源系统评价体系；
设置面向地热能的建筑能源系统优化调控策略；
根据多维度建筑能源系统评价体系和建筑能源系统优化调控策略，进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价；
基于层次分析方法和灰色关联评价方法，进行面向地热能的建筑能源系统的二元综合指标评价。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，搭建的多维度建筑能源系统评价体系，包括系统能效指标、系统投资及运行指标、系统供需匹配性指标以及用户舒适度评价指标。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，面向地热能的建筑能源系统优化调控策略包括直接调控策略和/或间接调控策略。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，所述间接调控策略是利用建筑水蓄能系统，实现建筑能源系统能源供应的调节；所述间接调控策略具体包括负荷削减控制策略和负荷转移控制策略
负荷削减控制策略是在电力高峰时段降低室内温度设定值，达到削峰的效果；
负荷转移控制策略是在电力高峰时段来临之前提前加热，利用建筑虚拟热池储存热能；在电力高峰时段恢复室内设定温度，将建筑热池储存的热能释放出来满足室内的热负荷需求，从而达到移峰的效果。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，所述直接调控策略则是不利用实际蓄能系统，依靠建筑虚拟蓄能技术，实现建筑能源系统能源供应的调节；虚拟蓄能技术具体为通过改变空调的设定温度，改变空调的耗电量，将空调的制冷制热量在短时间内存储在建筑中，将空调-建筑系统等效为虚拟储能装置，在保证用户舒适度的前提下实现负荷削峰填谷的功能。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，根据多维度建筑能源系统评价体系和建筑能源系统优化调控策略，进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价，具体包括如下子步骤：
根据多维度建筑能源系统评价体系中各指标的计算表达方式，获取面向地热能的建筑能源系统的基准模型、获取建筑能源系统优化调控策略中的直接调控策略和间接调控策略的面向地热能的建筑能源系统多维度指标计算值；
根据面向地热能的建筑能源系统多维度指标计算值进行初步综合指标评价，具体为当某一调控策略各维度指标计算值在所有调控策略的各维度指标计算值中处于最优值或最劣值，则判定该调控策略的初步指标评价为综合性能最优或综合性能最差。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，在进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价时还包括判断各维度指标计算值是否全部为最优或最劣，如果是，则只进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价，否则在判定某一调控策略的各维度指标既非最优值也非最劣值，即不是所有指标最优或者最差，则进入下一步的二元综合指标评价。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，所述层次分析方法具体包括如下子步骤：
通过对待研究问题的全面认识，广泛收集信息，确定待研究对象的评价目标；
按目标的差异、实现功能的不同，将系统分为方案层、准则层和目标层；
将构建的三个系统层次进行两两比较，确定每层元素的相对重要性并定量表示，建立判断矩阵，对判断矩阵进行一致性和随机性检验，在检验通过后对判断矩阵进行层次单排序，求解权重向量。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，所述灰色关联评价方法，具体包括如下子步骤：
数据标准化处理，求解不同指标数值对应的隶属度；
从不同指标数值对应的隶属度中选择产生理想方案；
根据各个指标的隶属度与理想方案的差距，计算各个指标的灰色关联系数；
对灰色关联系数进行排序，得到各方案的总和评价分析。
如上所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其中，理想方案的产生具体为在各个备选系统中选择出满足系统日均负荷最小、日转移峰电量最大、日负荷率最大、日总费用最小和舒适度违限时间最小的最佳数值；即对于递增型指标，选择最大的值，对于递减型指标选择最小的值。
本申请还提供一种面向地热能的建筑能源调控策略评价装置，其特征在于，包括：所述装置执行上述任一项所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法。
本申请实现的有益效果如下：本申请从面向地热能的多角度建筑能源综合对比评价不同控制策略的综合性能，实现调控策略的快速筛选，计算过程快捷、方便、适用性强，能够应用于面向地热能的建筑能源系统及其调控策略的综合评价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1和图2是本申请实施例一提供的一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法流程图；
图3是灰色关联系数展示图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
申请人在构建本申请技术方案之前，选取系统能耗、负荷调控特性、经济性、舒适性四方面的评价指标，对不同负荷控制策略的实施效果进行了对比分析，通过对比分析结果发现不同的负荷控制策略都有不同的适用性，例如：
从系统能耗的角度看，所设计的策略都能在一定程度上降低系统能耗。其中，负荷削减策略实施后的总能耗低于其他策略，而其他控制策略由于在电力高峰来临之前蓄存了热量，导致能耗有所增加；
从负荷调控特性的角度看，对于转移高峰电负荷的能力，间接负荷控制策略最强，这是由于此策略在高峰时段来临之前在蓄热水箱中蓄存了大量热能，因此在高峰时段热泵机组的能耗降到了最小，而热泵机组能耗又占中央空调系统总能耗的80％以上；负荷削减策略的转移高峰电负荷的能力最弱，这是因为只有这种策略在电力高峰来临之前没有蓄存热量，导致热泵的供热量没有明显的降低。对于日负荷率，改进的负荷转移策略实施后系统的日负荷率相对于其他策略有明显的提高，说明此策略实施后能够改善负荷形状，负荷峰谷差相对较小，负荷比较平均，有效的缓解了策略实施前后出现的负荷高峰问题；
从经济性角度评估，虽然间接负荷控制策略增加了蓄能系统，但是由于其大幅度降低了运行费用，因此日总费用依然有了显著的降低。对于直接负荷控制策略，其中负荷削减策略的经济性最差，其次是负荷转移策略，而改进后的负荷转移策略经济性最好；
对于用户舒适性的角度，间接负荷控制策略对用户舒适度基本无影响，与基础模型一样。对于直接负荷控制策略，负荷削减策略对舒适度的影响最大，而其他两种负荷控制策略由于利用建筑虚拟热池提前储存了热量，因此电力高峰时段即使降低了室内温度设定值，仍能降低对用户舒适度的损害；改进的负荷转移策略温度由于采用了非突变的室温设定值，能够更好地保证用户舒适度。
实施例一
基于上述不同的负荷控制策略所具有的不同适用性，为了使综合性能最优，本申请实施例一提供一种将同一工程条件下的不同策略进行综合评价的方法，根据要评价问题的特点，选择灰色关联分析方法对不同的负荷控制策略进行综合评价，使得评价结果在模拟条件下负荷削减的控制策略的综合性能最优。
如图1和图2所示，所述面向地热能的建筑能源调控策略评价方法具体包括如下步骤：
步骤110、构建面向地热能的建筑能源系统，并搭建多维度建筑能源系统评价体系；
本申请实施例中，构建面向地热能的建筑能源系统，包括地源热泵能源供能系统、市电供应系统、水蓄能系统、建筑末端系统以及建筑能源路由控制系统，并以未施加控制策略的建筑能源系统为基础模型(N0)，构建其能量-经济平衡方程；
搭建的多维度建筑能源系统评价体系，包括系统能效指标(P1)、系统投资及运行指标(P2)、系统供需匹配性指标(P3)以及用户舒适度评价指标(P4)等，建立面向地热能的建筑能源系统各指标的计算表达方式，以下对多维度建筑能源系统评价体系各指标的计算公式进行具体描述：
①系统能效指标(P1)由日均负荷定量表示负荷控制策略实施后的系统能耗情况，具体计算公式如下：
式(1)中，Pt为系统在第t时间内的平均负荷，单位为kW；T为全天总时间，单位为小时h；
②对于系统投资及运行指标(P2)，考虑到本申请后续使用的负荷调控策略中的间接调控策略相对于直接调控策略引入了实际蓄热设备，导致系统的初始投资增加，因此为了客观评价两类负荷调控策略的经济性，本申请计算系统投资及运行指标(P2)具体为选择系统的日运行费用与初始投资日折算费用的总和，具体计算公式如下：
P2＝ICday+OCday (2)
式(2)中，ICday为系统的日运行费用，OCday为初始投资日折算费用；
③系统供需匹配性指标(P3)采用日负荷率(γ)来描述，具体计算公式如下：
式(3)中，Paverage为系统在第T时间内的平均负荷，单位为kW；由式(3)可见，日负荷率越大，负荷曲线越平缓，以此来衡量负荷控制策略实施后产生的新负荷高峰的严重程度；
④用户舒适度评价指标(P4)目的是从温度、湿度、气压、风速等综合指标考量人在室内不同气候条件下的舒适感，由于本申请的负荷调控策略是基于温度控制，因此室内温度的变化范围基本能够保持在设定的舒适性阈值范围内，优选采用预计平均热感觉指数PMV(Predicted MeanVote)进行舒适性的评价，即空调供暖的室内热舒适度满足要求的PMV范围为：-1≤PMV≤+1；
优选地，本申请采用舒适度违限持续时间(Tpmv)来描述由于负荷控制策略的实施对用户热舒适度产生的影响，其中，若室内PMV实际值超出热舒适性范围的情形则为舒适度违限情形，并定义对于此情况下的累积持续时间为舒适度违限持续时间；用户舒适度评价指标(P4)的具体计算公式如下：
步骤120、设置面向地热能的建筑能源系统优化调控策略；
本申请实施例中，根据地热能在中低品位热能高效利用与建筑负荷调控测量的耦合能力，设置面向地热能的建筑能源系统优化调控策略；其中，面向地热能的建筑能源系统优化调控策略包括直接调控策略和/或间接调控策略；
①间接调控策略是利用建筑水蓄能系统(N1)，实现建筑能源系统能源供应的调节；具体地，间接调控策略包括负荷削减控制策略(N2，即在电力高峰时段降低室内温度设定值，达到“削峰”的效果)和负荷转移控制策略(N3，即在电力高峰时段来临之前提前加热，利用建筑虚拟热池储存热能；在电力高峰时段恢复室内设定温度，将建筑热池储存的热能释放出来满足室内的热负荷需求，从而达到“移峰”的效果)；
此外，对于间接调控策略，可以设置不同的温度舒适度值以及调节时间，灵活增加间接调控策略的对比案例，即N4，N5，……；
本申请以建筑能源系统中的空调建筑系统为例，空调建筑系统中空调和建筑构成负荷虚拟储能系统，室内温度和空调制冷制热量结合得到空调建筑模型，由于空调建筑模块中当人为调整空调温度设定值时会改变空调压缩机转速，从而影响空调耗电量，因此所述空调建筑系统采用热泵的空调优选为定频空调，空调通过不断的开、停压缩机来调整制冷制热量，改变室内温度；
其中，空调建筑系统模型的温度在室内外冷热源的作用下发生变化，热力学过程可用一阶等效热参数模型来表征，微分方程表示如下：
式(5)中，Tr(t)为房间温度，单位为℃；Tout(t)为室外温度，单位为℃；Qac(t)为空调制冷量，单位为瓦特W；R为建筑等效热阻，单位为℃/W；C为建筑等效热容，单位为J/℃；
空调电功率与制冷量的关系如下：
式(6)中，Pac(t)为空调电功率，单位为W；η为空调热电转换系数；
由于建筑的保温性能使其温度变化相较于空调耗电量大小的瞬变具有一定滞后性，某种程度上具有热储备的能力，因此通过改变空调的设定温度，改变空调的耗电量，可以将空调的制冷制热量在短时间内存储在建筑中。由此将空调-建筑系统等效为虚拟储能装置，在保证用户舒适度的前提下，可以实现负荷削峰填谷的功能。
②直接调控策略则是不利用实际蓄能系统，依靠建筑虚拟蓄能技术，实现建筑能源系统能源供应的调节；虚拟蓄能技术具体为：由于建筑的保温性能使其温度变化相较于空调耗电量大小的瞬变具有一定滞后性，某种程度上具有热储备的能力，因此通过改变空调的设定温度，改变空调的耗电量，可以将空调的制冷制热量在短时间内存储在建筑中，将空调-建筑系统等效为虚拟储能装置，在保证用户舒适度的前提下，可以实现负荷削峰填谷的功能。
返回参见图1，步骤130、根据多维度建筑能源系统评价体系和建筑能源系统优化调控策略，进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价；
先根据多维度建筑能源系统评价体系中各指标的计算表达方式，获取面向地热能的建筑能源系统的基准模型(N0)、获取建筑能源系统优化调控策略中的直接调控策略(N1)和间接调控策略(N2，N3，……N5)的面向地热能的建筑能源系统多维度指标计算值；
然后根据面向地热能的建筑能源系统多维度指标计算值进行初步综合指标评价，具体为当某一调控策略各维度指标计算值在所有调控策略的各维度指标计算值中处于最优值或最劣值，则判定该调控策略的初步指标评价为综合性能最优或综合性能最差；
本申请实施例中，在进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价时还包括判断各维度指标计算值是否全部为最优或最劣，如果是，则只进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价，否则在判定某一调控策略的各维度指标既非最优值也非最劣值，即不是所有指标最优或者最差，则出现难以抉择的情况，进入下一步的二元综合指标评价。
步骤140、基于层次分析方法和灰色关联评价方法，进行面向地热能的建筑能源系统的二元综合指标评价，输出面向地热能的建筑能源最优调控策略；
本申请实施例中，本步骤具体包括如下子步骤：
步骤141、基于层次分析方法，进行上述维度指标(Pi)的二元对比专家打分，获取各指标权重(Wi)；
具体地，层次分析方法具体包括：
①明确问题：通过对待研究问题的全面认识，广泛收集信息，确定待研究对象的评价目标；
②构建层次：按目标的差异、实现功能的不同，将系统一般分为三个层次，如方案层、准则层和目标层等；
③建立判断矩阵，求解权重向量：将构建的三个系统层次进行两两比较，确定每层元素的相对重要性并定量表示，进而建立判断矩阵，判断矩阵中判断元素的值反映了决策者对各因素相对重要性的认识，一般采用1-9的标度方法，如下表1所示：
表1判断矩阵元素aij的标度方法
由表1可得到判断矩阵
中的元素具有如下特征：
1)aij>0；
2)当i＝j时，aij＝1；
3)aij＝1/aji；
然后，根据判断矩阵求解权重向量w，具体计算公式如下：
Aw＝λw (7)
式(7)中，λ为特征向量，A对应的特征值为最大特征值，w为最大特征值A所对应的特征向量，即最后所求的权重向量；
④层次单排序及其一致性检验：先对判断矩阵进行一致性和随机性检验，然后进行层次单排序，层次单排序是对上层某因素而言，根据判断矩阵计算本层次与之有联系因素的重要性次序的权值，即根据判断矩阵求出最大特征值及其所对应的特征向量，所求特征向量经过正规化就得到了权重；
具体地，由于客观事物的复杂性或对事物认识的片面性，可能对评价指标权重的合理性产生误差，因此需要检验构造的判断矩阵所求出的权重是否合理，从而需要对判断矩阵进行一致性和随机性检验，对判断矩阵进行一致性和随机性检验，具体包括如下子步骤：
Step1、计算判断矩阵的一致性指标；
一致性指标的具体公式如下：
式(8)中，C.I为判断矩阵的一致性指标，λmax为特征向量λ的最大值，
n为判断矩阵的阶数；
Step2、根据一致性指标和平均随机一致性指标计算随机一致性比率；
一致性比率的具体公式如下：
式(9)中，C.R为一致性比率，C.I为判断矩阵的一致性指标，R.I为平均随机一致性指标，是根据足够多个随机发生的样本矩阵计算的一致性指标的平均值，R.I的值具体如下表2所示：
表2平均随机一致性指标
在通常情况下，当C.R<0.1时，即认为层次排序的结果具有满意的一致性，层次分析方法求解结果才是有效的，否则需要调整判断矩阵的元素取值，重新计算。
步骤142、基于灰色关联评价方法，经过数据标准化处理、假定理想方案、计算灰色关联系数、代入指标权重等步骤，进行面向地热能的建筑能源系统不同调控策略的综合灰色关联系数(Ri)；
灰色关联分析具体是在备选方案中选择出理想方案，然后经过标准化、关联系数求解等步骤，获得各个不同方案与理想方案之间的灰色关联系数；灰色关联系数反映出备选方案与理想方案的距离，灰色关联系数越大表示对应方案与理想方案的距离越小，是最接近理想方案的一个方案，也就是说，该方案即就是在决策指标下所有备选方案中最佳的方案。对于理想方案的产生，则是在各个备选方案中选择出各性能最佳的数值组成的理想方案，是灰色关联过程中灰色关联系数的参考标准；
具体地，灰色关联评价方法具体包括：
①数据标准化处理，求解不同指标数值对应的隶属度：为了保证系统分析的可靠性和相同指标不同元素的可比性，对原始数据分别进行无量纲标准化处理，将评价指标特征值均变换到[0,1]范围内，以便不同指标之间的横向比较，进而求解不同指标数值对应的隶属度；
具体采用下式进行无量纲标准化处理：
对于数值越大越优的递增型指标，隶属度为：
对于数值越小越优的递减型指标，隶属度为：
式(10)和式(11)中，Xi(K)表示原始评价指标值，maxXi(K)表示各方案同一指标中数值的最大值，minXi(K)则表示各方案同一指标中数值的最小值，Xi(k)表示经标准化处理的无量纲值，i表示运行方案号，k和K均表示性能指标号；
②从不同指标数值对应的隶属度中选择产生理想方案：理想方案x0(k)的产生具体为在各个备选系统中选择出各指标的最佳数值，对于递增型指标，应选择最大的值，即越大越好；相反，对于递减型指标，应选择最小的值，即越小越好，例如，选择的理想方案同时满足系统日均负荷最小、日转移峰电量最大、日负荷率最大、日总费用最小和舒适度违限时间最小五个条件的方案；
③根据各个指标的隶属度与理想方案的差距，计算各个指标的灰色关联系数；
其中，灰色关联系数的计算公式如下：
式(12)中，Δxi(k)＝|x0(k)-xi(k)|，即各个指标的隶属度与理想方案的差距；Δmin为各个指标的数值最小值与理想方案的数据最小值的差值；Δmax为各个指标的数值最大值与理想方案的数据最大值的差值；P为分辨系数，本申请优选取值为0.5；
④对灰色关联系数进行排序，得到各方案的总和评价分析；
具体地，通过下式对各方案综合性能的灰色关联系数排序，得到各方案进行综合评价分析：
式(13)中，R(X0,Xi)为灰色关联系数的排序结果；wj为不同属性指标的权重，即各个指标对方案综合性能的影响重要程度，通常由决策者根据意愿和经验给定，例如本申请将不同属性指标的权重均衡对待，即wj＝1/k，设定各个指标的权重相等，不同属性指标的权重之和为1，即
表3展示了灰色关联分析法的计算过程：
表3灰色关联分析法的计算过程
由表3可见，直接负荷控制策略中的负荷削减策略(S2)的灰色关联系数最大，值为0.74；而间接负荷控制策略(S1)的灰色关联系数最小，值为0.38；其余两种控制策略(S3和S4)的灰色关联系数处于中等水平，灰色关联系数如图3所示。
由上可见本申请相比于其他负荷控制策略，负荷削减控制策略与“理想方案”的差距最小，故其综合性能是最好的。
基于上述技术方案，下表3汇总了不同负荷控制策略实施下的结果展示，如表3所示：
表3负荷控制策略实施结果
实施例二
本申请实施例二提供一种面向地热能的建筑能源调控策略评价装置，所述装置执行实施例一所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法。
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
构建面向地热能的建筑能源系统，并搭建多维度建筑能源系统评价体系；
设置面向地热能的建筑能源系统优化调控策略；
根据多维度建筑能源系统评价体系和建筑能源系统优化调控策略，进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价；
基于层次分析方法和灰色关联评价方法，进行面向地热能的建筑能源系统的二元综合指标评价，输出面向地热能的建筑能源最优调控策略。
2.如权利要求1所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，搭建的多维度建筑能源系统评价体系，包括系统能效指标、系统投资及运行指标、系统供需匹配性指标以及用户舒适度评价指标。
3.如权利要求1所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，面向地热能的建筑能源系统优化调控策略包括直接调控策略和/或间接调控策略。
4.如权利要求3所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，所述间接调控策略是利用建筑水蓄能系统，实现建筑能源系统能源供应的调节；所述间接调控策略具体包括负荷削减控制策略和负荷转移控制策略；
负荷削减控制策略是在电力高峰时段降低室内温度设定值，达到削峰的效果；
负荷转移控制策略是在电力高峰时段来临之前提前加热，利用建筑虚拟热池储存热能；在电力高峰时段恢复室内设定温度，将建筑热池储存的热能释放出来满足室内的热负荷需求，从而达到移峰的效果。
5.如权利要求3所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，所述直接调控策略则是不利用实际蓄能系统，依靠建筑虚拟蓄能技术，实现建筑能源系统能源供应的调节；虚拟蓄能技术具体为通过改变空调的设定温度，改变空调的耗电量，将空调的制冷制热量在短时间内存储在建筑中，将空调-建筑系统等效为虚拟储能装置，在保证用户舒适度的前提下实现负荷削峰填谷的功能。
6.如权利要求1所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，根据多维度建筑能源系统评价体系和建筑能源系统优化调控策略，进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价，具体包括如下子步骤：
根据多维度建筑能源系统评价体系中各指标的计算表达方式，获取面向地热能的建筑能源系统的基准模型、获取建筑能源系统优化调控策略中的直接调控策略和间接调控策略的面向地热能的建筑能源系统多维度指标计算值；
根据面向地热能的建筑能源系统多维度指标计算值进行初步综合指标评价，具体为当某一调控策略各维度指标计算值在所有调控策略的各维度指标计算值中处于最优值或最劣值，则判定该调控策略的初步指标评价为综合性能最优或综合性能最差。
7.如权利要求6所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，在进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价时还包括判断各维度指标计算值是否全部为最优或最劣，如果是，则只进行面向地热能的建筑能源系统的初步综合指标评价，否则在判定某一调控策略的各维度指标既非最优值也非最劣值，即不是所有指标最优或者最差，则进入下一步的二元综合指标评价。
8.如权利要求1所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，所述层次分析方法具体包括如下子步骤：
通过对待研究问题的全面认识，广泛收集信息，确定待研究对象的评价目标；
按目标的差异、实现功能的不同，将系统分为方案层、准则层和目标层；
将构建的三个系统层次进行两两比较，确定每层元素的相对重要性并定量表示，建立判断矩阵，对判断矩阵进行一致性和随机性检验，在检验通过后对判断矩阵进行层次单排序，求解权重向量。
9.如权利要求1所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法，其特征在于，所述灰色关联评价方法，具体包括如下子步骤：
数据标准化处理，求解不同指标数值对应的隶属度；
从不同指标数值对应的隶属度中选择产生理想方案；
根据各个指标的隶属度与理想方案的差距，计算各个指标的灰色关联系数；
对灰色关联系数进行排序，得到各方案的总和评价分析。
10.一种面向地热能的建筑能源调控策略评价装置，其特征在于，包括：所述装置执行如权利要求1-9任一项所述的面向地热能的建筑能源调控策略评价方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010669347.0A CN111709670A (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010669347.0A CN111709670A (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111709670A true CN111709670A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=72546319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010669347.0A Pending CN111709670A (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111709670A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114111108A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 港华能源投资有限公司 | 中水源热泵供能能力的评价方法及相关装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001329943A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-30 | Mitsubishi Materials Corp | 地熱流体循環システムの評価方法 |
| CN105930940A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-07 | 同济大学 | 一种城区能源综合利用规划指标评价方法 |
-
2020
- 2020-07-13 CN CN202010669347.0A patent/CN111709670A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001329943A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-30 | Mitsubishi Materials Corp | 地熱流体循環システムの評価方法 |
| CN105930940A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-07 | 同济大学 | 一种城区能源综合利用规划指标评价方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| TRACY BRETTMANN: "Thermal Conductivity Evaluation of a Pile Group Using Geothermal Energy Piles" * |
| 伍小亭: "基于暖通专业视角的区域能源系统思考" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114111108A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 港华能源投资有限公司 | 中水源热泵供能能力的评价方法及相关装置 |
| CN114111108B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-08-01 | 港华能源投资有限公司 | 中水源热泵供能能力的评价方法及相关装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lam | Climatic and economic influences on residential electricity consumption | |
| Chen et al. | Air-conditioning load forecasting for prosumer based on meta ensemble learning | |
| CN111695733B (zh) | 一种基于改进模糊聚类算法的“煤改电”负荷预测方法 | |
| CN111754037A (zh) | 区域终端集成供能系统长期负荷混合预测方法 | |
| CN113864854B (zh) | 一种蓄热式电采暖参与风电消纳的多目标优化方法及系统 | |
| CN109800918A (zh) | 一种局域多能源互补运行综合优化配置方法和设备 | |
| CN107392366A (zh) | 计及用户行为分析的综合能源系统供需双侧综合优化方法 | |
| CN111859242A (zh) | 一种家庭电力能效优化方法及系统 | |
| CN114066264A (zh) | 计及综合需求响应的综合能源系统运行优化方法及系统 | |
| Cullin et al. | Comparison of simulation-based design procedures for hybrid ground source heat pump systems | |
| CN111709670A (zh) | 一种面向地热能的建筑能源调控策略评价方法及装置 | |
| Şahin et al. | Optimization of heat pump using fuzzy logic and genetic algorithm | |
| CN116933216B (zh) | 一种基于柔性负荷资源聚合特征分析的管理系统及方法 | |
| Salam et al. | A new approach to Analysis the Impact of Demand Side Management for Temperature Control Load Consideration in a Test Bus System | |
| Guo et al. | A thermal response time ahead energy demand prediction strategy for building heating system using machine learning methods | |
| Zileska Pancovska et al. | Prediction of energy consumption in buildings using support vector machine | |
| Zhang et al. | Time-of-use pricing model considering wind power uncertainty | |
| Yu | Mining hidden knowledge from measured data for improving building energy performance | |
| Saleem et al. | Modeling and performance evaluation of heat pump water heater systems | |
| Tuchowski et al. | Optimizing the air source heat pump's working time in the context of increasing the energy efficiency ratio | |
| Liu et al. | Recognition model of air conditioning electricity consumption behaviors for demand response based on k-means clustering | |
| Wang et al. | Resident user load classification method based on improved Gaussian mixture model clustering | |
| Kumaresan | Optimizing Design of Heat Pump Using Fuzzy Logic and Genetic Algorithm | |
| Yousefi et al. | Investigating Effect of Temperature Fluctuations on Electricity Consumption in Babolsar | |
| CN113506191B (zh) | 一种基于熵权法copars模型的公共建筑节能改造技术决策方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200925 |