WX【baomafenxiang520】 中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE ISSN 0258-8013,CN 11-2107/TM 《中国电机工程学报》网络首发论文 题目： 零能耗建筑电-氢-热双层能量优化调控方法 作者： 孔令国，王士博，蔡国伟，刘闯，郭小强 DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.211166 网络首发日期： 2021-11-26 引用格式： 孔令国，王士博，蔡国伟，刘闯，郭小强．零能耗建筑电-氢-热双层能量优化 调控方法[J/OL]．中国电机工程学报. https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.211166 网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶 段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期 刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出 版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合《出 版管理条例》和《期刊出版管理规定》的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编 辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、 出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。 为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容， 只可基于编辑规范进行少量文字的修改。 出版确认：纸质期刊编辑部通过与《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司签约，在《中国 学术期刊（网络版）》出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷 出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为《中国学术期刊（网络版）》是国家新闻出 版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN 2096-4188，CN 11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首 发论文视为正式出版。 WX【baomafenxiang520】 自制资源展示网站 http://124.220.2.54:52384/ WX【baomafenxiang520】 网络首发时间：2021-11-26 14:15:03 网络首发地址：https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20211126.1348.003.html 中 国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE 报 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.211166 零能耗建筑电-氢-热双层能量优化调控方法 孔令国 1，王士博 1，蔡国伟 1，刘闯 1，郭小强 2 (1．现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学)，吉林省 吉林市 132012； 2．燕山大学，河北省 秦皇岛市 066004) Zero Energy Building Electricity-hydrogen-heat Double-layer Energy Optimization Control Method KONG Lingguo1, WANG Shibo1, CAI Guowei1, LIU Chuang1, GUO Xiaoqiang2 (1. Key Laboratory of Modern Power System Simulation and Control & Renewable Energy Technology, Ministry of Education (Northeast Electric Power University), Jilin 132012, Jilin Province, China; 2. Yanshan University, Qinhuangdao 066004, Hebei Province, China) ABSTRACT: Energy saving and carbon reduction in the field 的需求，本文提出了一种零能耗建筑（Zero energy building， of construction are very important for China to achieve the goal ZEB）系统电-氢-热双层能量优化调控方法。首先，根据建 of "carbon peak, carbon neutral". In order to meet the need of 筑用能特性，构建含风、光、氢的零能耗（零碳）建筑能源 decarbonization and economy of building terminal energy 拓扑结构；其次，将零能耗建筑系统能量管理以不同时间尺 consumption, this paper proposed an optimal control method of 度划分为经济优化层与实时功率调控层，针对经济优化层， electricity-hydrogen-heat double-layer energy for zero energy 提出电-氢-热经济优化管理方法；针对实时功率调控层，提 building system. Firstly, this paper constructed a zero energy 出基于状态控制的实时功率偏差修正策略；最后，通过典型 (zero carbon) building energy topology structure containing 日算例仿真，验证了本文所提零能耗建筑系统能量优化调控 wind-photovoltaic-hydrogen according to the energy use 方法的有效性。同时，考虑电解槽和燃料电池运行余热回收 characteristics 利用，系统综合运行效率从 72.9%提升至 87.5%。 of the building. Secondly, the energy management of zero energy building system was divided into 关键词：零能耗建筑；风光氢系统；经济优化；状态控制； economic optimization layer and real-time power control layer 能量管理 according to different time scales. For the economic optimization layer, the electricity-hydrogen-heat economic optimization management method was proposed; for the real-time power control layer, the real-time power deviation correction strategy based on state control was proposed. Finally, 0 引言 在第 75 届联合国大会一般性辩论中，中国提 出“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努 the effectiveness of the proposed method was verified by the 力争取 2060 年前实现碳中和”的目标[1]。目前，我 simulation of a typical daily example. At the same time, 国现有城镇总建筑存储量约 650 亿平方米，这些建 considering the recovery and utilization of waste heat from the 筑在使用中的“运营碳排放”达到 210 亿吨，约占 operation of electrolyzers and fuel cells, the overall operating 我国碳排放总量的 20%[2]。实现建筑终端用能的深 efficiency of the system has been increased from 72.9% to 度脱碳是我国能源转型重要的一环[3-4]。近年来，因 87.5%. KEY WORDS： ZEB; wind-photovoltaic-hydrogen system; economic optimization; state control; energy management 摘要：建筑领域的节能减碳对于推动我国实现“碳达峰，碳 中和”的目标至关重要。针对建筑终端用能去碳化、经济化 基金项目：国家重点研发计划项目(2018YFB1503100)；国家自然 科学基金项目(51907021)。 National Key R&D Program of China (2018YFB1503100); Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51907021). 可再生能源具有高效、清洁、低碳的特点，得到了 世界各国的高度重视和广泛应用，依托可再生能源 相关技术支撑，世界多国相继开展 ZEB 系统的探索 研究，其中 ZEB 系统异质能源耦合能量优化调控关 键技术的研究逐渐成为国内外专家、学者关注的热 点问题之一。 WX【baomafenxiang520】 风、光可再生能源发电具有较强随机性与波动 展开研究，构建基于风光氢耦合的 ZEB 系统能源拓 性，合理的储能配备能平抑因风光出力不确定性而 扑结构，明确系统电、氢、热能量供需互动机制； 导致的负荷用电质量下降 建立系统多约束经济优化目标函数，提出经济优化 。氢储能相较于其他形 [5-8] 式储能方式具有清洁、易储存、能量密度高等特点， 能量管理方法；通过考虑不同设备动态特性，提出 通过可再生能源与氢储能的协调配合，可实现电、 基于状态控制的功率偏差修正策略；进一步提出 氢间的双向能量转换，进一步提升再生能源利用率 ZEB 系统多时间尺度电-氢-热能量优化调控方法， [9-10] 。采用风光氢异质能源构建 ZEB 系统是一种理 仿真表明，所提方法通过多设备协调控制，实现了 想的建筑能源解决方案