基于負荷分析的建筑負荷計算

基于負荷分析的建筑負荷計算

0技術方面的問題分布能源是指將能源供應系統(tǒng)配置在能耗用戶附近，分布規(guī)模、小容量和分散式的能源，充分利用能源或充分利用不可能耗，減少能源傳輸損失。分布式能源的先進技術包括太陽能利用、風能利用、燃料電池和天然氣冷熱電三聯(lián)供等多種形式,其中燃氣冷熱電三聯(lián)供因其技術成熟、建設簡單、投資相對較低,已在國際上得到了迅速推廣。在進行冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)設計時,冷熱負荷與電負荷的逐時對應關系直接影響到三聯(lián)供系統(tǒng)的配置與運行,逐時負荷的預測是三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置與運行分析的基礎。在國內(nèi),由于三聯(lián)供系統(tǒng)的使用還沒有得到國家電力部門的認可,物價部門也沒有對該系統(tǒng)的上網(wǎng)電價進行計算規(guī)定,因此,現(xiàn)階段國內(nèi)三聯(lián)供的使用均采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)”原則確保系統(tǒng)經(jīng)濟。逐時電負荷計算成為機組發(fā)電容量選取的重要依據(jù)。1負荷分析和時間收費方法依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范、數(shù)據(jù)對酒店、辦公樓、商業(yè)建筑等公用建筑進行分析,提出電負荷逐時計算方法。1.1酒店負荷季節(jié)及出出率關聯(lián)特征酒店的負載主要為照明、后勤(含廚房、洗衣房等)、空調(diào)、電梯、弱電設備等。正常運行情況下,酒店照明、后勤、電梯、弱電設備負載與客房入住率、酒店等級有直接關系,對溫度關聯(lián)性較小,定義為非季節(jié)性負荷?？照{(diào)類負載與溫度、入住率及酒店等級均有較大關聯(lián),其中溫度對空調(diào)類負載的影響較大,定義為季節(jié)性負載。不同地域、不同等級、不同運營條件下,酒店的用電負荷是不同的。為便于負荷預計,選取上海地區(qū)普通入住率較高的星級酒店作為負荷預測樣本,針對酒店特性,分別選取春、夏、秋、冬季各一個典型日對負荷進行預測。經(jīng)過對若干酒店的負荷調(diào)查,非季節(jié)性負荷與季節(jié)性負荷在不同季節(jié)具有不同的比值,另外與入住率關系較小的基礎性負荷約占總負荷的40%,其余60%負荷與入住率呈線性相關特征。設酒店非季節(jié)性負荷在100%入住率條件下計算負荷為1,酒店夏季典型日100%入住率條件下,計算負荷為70W/m2,推導出季節(jié)及入住率關聯(lián)電力負荷數(shù)據(jù)(酒店)如表1所示。假設平均入住率為50%,酒店計算負荷P季節(jié)性分類如表2所示。針對各季節(jié)典型日計算負荷,還需要進行每天24h負荷分析。根據(jù)GB50189—2005《公共建筑節(jié)能設計標準》B.0.5-2照明開關時間表及B.0.5-3房間人員逐時在室率,以這兩個表的數(shù)據(jù)作為計算逐時負荷的依據(jù),考慮到酒店的實際運行狀態(tài),照明開關表作為酒店負荷運行的時間系數(shù)S,房間人員逐時在室率作為負荷計算的需用系數(shù)K,則非季節(jié)性負荷的逐時系數(shù)M1=SK/SK當日最大值;季節(jié)性負荷的逐時系數(shù)M2與S關聯(lián)性較小,與人員在室率及外界溫度變化有關,特別在制冷季,需要引入溫度系數(shù),空調(diào)設置溫度T1為26℃,典型日最高溫度為T2,逐時溫度為T3,溫度系數(shù)為C=(T3?T1)/(T2?T1)M2=KC/KC當日最大值P逐時=M1?P非季節(jié)性+M2?P季節(jié)性C=(Τ3-Τ1)/(Τ2-Τ1)Μ2=ΚC/ΚC當日最大值Ρ逐時=Μ1?Ρ非季節(jié)性+Μ2?Ρ季節(jié)性由以上分析得出典型日酒店逐時負荷計算數(shù)據(jù),如表3所示。1.2辦公負荷預測算法辦公的負載主要為照明、辦公設備、空調(diào)、電梯、弱電設備等。其中正常運行下,辦公照明、辦公、電梯、弱電設備負載與辦公入住率、出勤率、辦公等級有直接關系,對溫度關聯(lián)性較小,定義為非季節(jié)性負荷?？照{(diào)類負載與溫度、出勤率及辦公等級均有較大關聯(lián),其中溫度對空調(diào)類負載的影響較大,定義為季節(jié)性負載。不同地域、不同等級、不同運營條件下,辦公的用電負荷是不同的,為便于負荷預計,選取上海地區(qū)普通入住率及出勤率的智能化辦公樓作為負荷預測樣本,針對辦公特性,分別選取春、夏、秋、冬季各一個典型日及一個節(jié)假日對負荷進行預測。經(jīng)過對若干辦公的負荷調(diào)查,非季節(jié)性負荷與季節(jié)性負荷在不同季節(jié)具有不同的比值。另外,與入住率、出勤率關系較小的基礎性負荷約占總負荷的10%,其余90%負荷與入住率呈線性相關特征。設辦公非季節(jié)性負荷在100%入住率條件下計算負荷為1,辦公夏季典型日100%入住率條件下,計算負荷為70W/m2,推導出季節(jié)及入住、出勤率關聯(lián)電力負荷數(shù)據(jù)(辦公),如表4所示。假設辦公平均入住出勤率為75%,辦公計算負荷(P)季節(jié)分類如表5所示。針對各季節(jié)典型日負荷及節(jié)假日負荷,還需要進行每天24h負荷分析。根據(jù)GB50189—2005《公共建筑節(jié)能設計標準》B.0.5-2照明開關時間表及B.0.5-3房間人員逐時在室率,以這兩個表的數(shù)據(jù)作為計算逐時負荷的依據(jù),同時考慮到辦公的實際運行狀態(tài)負荷基礎比值10%,照明開關表作為辦公負荷運行的時間系數(shù)S,房間人員逐時在室率作為負荷計算的需用系數(shù)K,則非季節(jié)性負荷的逐時系數(shù)為M1=SK/SK當日最大值或低負載率下M1=SK/SK當日最大值+基礎負荷比值;季節(jié)性負荷的逐時系數(shù)與S關聯(lián)性較小,制冷季節(jié)M2=KC/KC當日最大值+基礎負荷比值,非制冷季節(jié)M2=K/K當日最大值+基礎負荷比值。工作日高負荷率P逐時=M1·P非季節(jié)性+M2·P季節(jié)性;節(jié)假日P逐時=(P非季節(jié)性+P季節(jié)性)·基礎負荷比值。1.3商業(yè)負荷預測算例商業(yè)的負載主要為照明、餐飲、空調(diào)、電梯、弱電設備等。其中正常運行下,商業(yè)照明、餐飲、電梯、弱電設備負載與商業(yè)入住率、商業(yè)業(yè)態(tài)有直接關系,與溫度關聯(lián)性較小的,定義為非季節(jié)性負荷。空調(diào)類負載與溫度、入住率及酒店等級均有較大關聯(lián),其中溫度對空調(diào)類負載的影響較大,定義為季節(jié)性負載。不同地域、不同業(yè)態(tài)、不同運營條件下,商業(yè)的用電負荷是不同的,為便于負荷預計,選取上海地區(qū)普通業(yè)態(tài)的綜合性商業(yè)作為負荷預測樣本,針對商業(yè)特性,分別選取春、夏、秋、冬季各一個典型日對負荷進行預測。經(jīng)過對若干商業(yè)建筑的負荷調(diào)查,非季節(jié)性負荷與季節(jié)性負荷在不同季節(jié)具有不同的比值,在營業(yè)時段與人員關系較小的基礎性負荷約占總負荷的50%,與人員活動呈線性相關特征。設商業(yè)非季節(jié)性負荷在100%人員活動度條件下,計算負荷為1,商業(yè)夏季典型日100%人員活動度條件下,計算負荷為100W/m2,推導出季節(jié)及活動度關聯(lián)商業(yè)電力負荷數(shù)據(jù)如表6所示。假設商業(yè)人員平均活動度為85%,商業(yè)計算負荷P季節(jié)分類如表7所示。針對各季節(jié)典型日負荷及節(jié)假日負荷,還需要進行每天24h負荷分析。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設計標準》B.0.5-2照明開關時間表及B.0.5-3房間人員逐時在室率,以這兩個表的數(shù)據(jù)作為計算逐時負荷的依據(jù),同時考慮到商業(yè)的實際運行狀態(tài),非營業(yè)時段負荷基礎比值10%,照明開關表作為辦公負荷運行的時間系數(shù)S,房間人員逐時在室率作為負荷計算的需用系數(shù)K,則非季節(jié)性負荷的逐時系數(shù)為M1=SK/SK當日最大值或低負載率下M1=SK/SK當日最大值+基礎負荷比值;季節(jié)性負荷的逐時系數(shù)與S關聯(lián)性較小制冷季M2=KC/KC當日最大值+基礎負荷比值;非制冷季節(jié)M2=K/K當日最大值+基礎負荷比值。負荷率P逐時=M1·P非季節(jié)性+M2·P季節(jié)性。2單位面積逐時功率的計算與分析為了驗證上述數(shù)據(jù)預測的準確性,查閱了日本三聯(lián)供設計手冊,以10000m2建筑為例,分別對辦公、酒店、店鋪等用電負荷給出了建議值。以酒店建筑為例,酒店年單位面積用電量為200kWh/(m2·a)),月電負荷占比以及夏季、冬季、過渡季日電負荷逐時占比如表8、表9所示。根據(jù)以上表格,以夏季典型日為例,計算出單位面積逐時功率,并進行比對,如表10所示。本文的計算負荷最大值發(fā)生在19:00,日本數(shù)據(jù)的最大負荷在17:00,且較日本極大值大20%以上,低負荷較為一致,偏差在10%左右,偏差最大值發(fā)生在9:00～11:00,負荷日間波動走向基本一致。綜合考慮計算依據(jù)及計算方法,產(chǎn)生偏差的主要原因為9:00～11:00,人員在室率及照明開關率均較低,如對于旅游酒店較合適,對于度假酒店預計與實際情況偏差較大,但考慮到國內(nèi)的酒店業(yè)態(tài)實際情況,文中的依據(jù)還是較有說服力。當然,無論是本文的計算方法,還是日本的數(shù)據(jù),由于考慮的參數(shù)及內(nèi)容比較單一,與具有豐富內(nèi)容的實際情況相比較,均會產(chǎn)生較大偏差。以上電力負荷的逐時計算分析僅適用于三聯(lián)供