碳中和城市建筑能源系统(3)_负荷篇_龙惟定

暖通空调ＨＶ＆ＡＣ　２０２２年第５２卷第９期１　引用本文：龙惟定，潘毅群，王皙．碳中和城市建筑能源系统（３）：负荷篇［Ｊ］．暖通空调，２０２２，５２（９）：１　１４．ＤＯＩ：１０．１９９９１／ｈｖａｃ１９７１．２０２２．０９．０１ｊ．碳中和城市建筑能源系统（３）：　　负荷篇　　龙惟定 ☆ 　潘毅群　王　皙（同济大学，上海）摘要：本文是碳中和城市建筑能源系统系列文章的第三篇。碳中和城市能源系统要实现 “两个替代”，即能源生产的可再生能源替代和能源消费的电力替代。因此有２个关键点对负荷分析提出了要求：一是建筑电气化，使得建筑供热供冷负荷与电力负荷更紧密地结合在一起。二是可再生能源利用的规模化，使得电力系统从原先只应对需求侧的变动负荷，变为要应对需求侧和供应侧２个方面的变动负荷；而建筑成为电网灵活性的最主要的提供者。本文总结了在这种形势下的电力负荷和冷热负荷分析的特点，阐述了电力负荷分析与建筑供热供冷负荷分析技术路径的异同。重点介绍了在建筑能耗限额背景下供热供冷负荷的反推方法，以及其重要参数“当量满负荷小时数”的概念和生成方法。最后介绍了为电网提供灵活性的供热供冷负荷预测的技术路径。关键词：碳中和；电力负荷；供热供冷负荷；灵活性（柔性）；负荷反推；能耗限额；当量满负荷小时数；需求侧响应Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｎｅｕｔｒａｌｉｔｃｉｔｉｅｓ（３）：Ｌｏａｄｙ　Ｌｏｎｇ　Ｗｅｉｄｉｎｇ，Ｐａｎ　ＹｉＸｉｑｕｎ，Ｗａｎｇ　（Ｔｏｎｇｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉ）ｊ y，ＳｈａｎｇｈａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｓｔｈｅｔｈｉｒｄｉｎ　ａｓｅｒｉｅｓｏｆａｒｔｉｃｌｅｓｏｎｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｓｓｔｅｍ　ｏｆｃａｒｂｏｎ　ｎｅｕｔｒａｌｉｔ　　　　　　　　　　　ｇy y y 　 “ ” ，，ｃｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ　ｃａｒｂｏｎ　ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｄ　ｕｒｂａｎ　ｅｎｅｒｓｓｔｅｍｓｈｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｔｗｏａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｔｈａｔｉｓｔｈｅｒｅｎｅｗａｂｌｅ　　　　　　ｇy y 　，ｅｎｅｒｒｅｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｅｎｅｒｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｉｎｅｎｅｒｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｒｅ　　　　　　　　ｇy ｐｇ y ｐｇ y ｐ　　　ｉｎｔｓａｒｅｔｗｏ　ｋｅy　ｏｎｌｏａｄ　ａｎａｌｓｉｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｍａｋｅｓｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　　　　　　ｐｏ y ，ａｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄｃｌｏｓｅｌｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｏａｄ．Ｓｅｃｏｎｄｔｈｅｌａｒｅｓｃａｌｅａｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｉｎｇ　　　　　　　－　　 y ｇｐｐ　　ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ｅｎｅｒｃａｕｓｅｓｔｈａｔｔｈｅ　ｓｓｔｅｍ　ｃｈａｎｇｅｓｉｔｓｆｏｃｕｓｆｒｏｍ　ｏｒｉｉｎａｌｌｖａｒｉａｂｌｅｌｏａｄｉｓｏｎｌｉｎｔｈｅｒ　　　　　　　　　　ｇy　 y ｇ y　 y ｐｏｗｅ　ｄｅｍａｎｄｓｉｄｅｔｏ　ｂｅ　ｂｏｔｈｉｎｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓｉｄｅ　ａｎｄｔｈｅｓｕｐｐｌｓｉｄｅ，ａｎｄｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅ　ｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔ　　　　　　　　　　　 y 　／ｉｄｅｒｓｏｆｒｉｄ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔａｒｔｉｃｌｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｌｏａｄａｎｄｈｅａｔｉｎｃｏｏｌｉｎ　　　　　　　　ｐｒｏｖｇ y．Ｔｈｅ　 y ｇｇ　ｌｏａｄ　ｔｈｓｒａｎａｌｓｉｓｕｎｄｅｒｔｈｉｓｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｅｘｐｌａｉｎｓｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｏｆ　　　　　　　　　　　　ｐａｐｏｗｅ y ／ｌｏａｄ　ａｎａｌｓｉｓｉｌｄｉｎｇ　ｈｅａｔｉｎｇ／ｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄａｎａｌｓｉｓ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｈｅａｔｉｎｃｏｏｌｉｎｌｏａｄ　ａｎｄ　ｂｕ　　　　　　 y y ｇｇ　　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｎｄｅｒｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｏｆｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｓ　ｗｅｌｌａｓｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔａｎｄｂａｃｋｃａｓｔｉｎｇ　ｔａ，ａ　　　　　ｇy　ｑｕｏｒａｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ“ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｕｌｌｏａｄ　ｈｏｕｒｓ”．Ｆｉｎａｌｌｈｅｅｃｈｎｉｃａｌｔｈｗａy　ｏｆ　ｈｅａｔｉｎｇ／ｃｏｏｌｉｎｇｌ　ｆ　ｌ　ｔ　ｐａｇｅｎｅ y，ｔ　ｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｆｏｒｒｏｖｉｄｉｎｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｔｏｔｈｅｏｗｅｒｒｉｄｉｓｒｅｓｅｎｔｅｄ．　　　　　　ｐｇｐｇｐ y 　　　Ｋｅyｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎ　ｎｅｕｔｒａｌｉｔｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｏａｄ；ｈｅａｔｉｎｇ／ｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄ；ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｏａｄ　ｂａｃｋｃａｓｔｉｎｇ；ｅｎｅｒ　 y；ｅ y；ｌｇy 　；（）；ｕｏｔａｅｕｉｖａｌｅｎｔｆｕｌｌｌｏａｄｈｏｕｒＥＦＬＨｄｅｍａｎｄｓｉｄｅｒｅｓｏｎｓｅ　　　　　ｑｑｐ０　引言有用户消耗电力的总功率，以及用于补偿电网所有本文是碳中和城市建筑能源系统系列文章中部分（变压器、转换器和输电线路）损耗的电力。所的第三篇，即综合能源系统的源网荷储用五大谓冷（热）负荷是指维持室内一定热湿环境所需要环节中的第三环。对传统建筑能源系统而言，主要聚焦规划和设计中需要的电力、燃气和供热供冷负荷。所谓电力负荷，是指连接到系统配电网络的所１９４６年生，硕士研究生，教授 ☆ 龙惟定，男，２０１１１２上海市闵行区联航路１５０５弄５号楼１６０７室Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｉｄｉｎｇｌｏｎｇ＠ｔｏｎｇｉ．ｅｄｕ．ｃｎｊ收稿日期：２０２２　０７　０７暖通空调ＨＶ＆ＡＣ　２０２２年第５２卷第９期２　本刊特稿的在单位时间内从室内除去（补充）的热量（包括热读者比较熟悉的是设计负荷，其次是规划负负荷和湿负荷）。可以看出，二者的负荷概念并不荷，对运行负荷接触较少，对灵活性负荷则比较陌完全一致。生。下面分别综述几种负荷的特点。按照负荷分析的用途，电力负荷和热负荷都可以分为规划负荷、设计负荷、运行负荷，以及近年来为提供智能电网的灵活性（也译作 “柔性 ”，［１］１．１　规划和设计负荷电网规划的基本要求是确保供电的输送容量、电压质量和供电可靠性等，同时考虑今后城市的发ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔ y）需要进行分析的负荷。按照负荷分析的时间颗粒度，可以分为长期负荷（年负荷）、中展，即在保证可靠性和安全性的前提下满足发展的期负荷（月负荷）、短期负荷（小时负荷到日负荷）和稳定导则》是强制性标准。因此在电网规划中要用超短期负荷（未来数分钟到１ｈ内负荷）。这种时到相关的可靠性指标，如负荷削减概率段的分法在不同文献中有差异。在相关国家标（ｏｆｌｏａｄ　ｃｕｒｔａｉｌｍｅｎｔｓ，ＰＬＣ），即发电系ｏｂａｂｉｌｉｔ　ｐｒ y　［２］需要。国家标