自下而上的城市建筑群能耗模型研究综述

城市建筑群能耗模型是分析城市区域建筑能耗水平的重要工具,为城市区域的节能策略制定提供了有力支持。城市建筑群能耗模型可以分为自上而下和自下而上两种,因为自下而上模型能够更清楚地表示出个体建筑与整体区域之间的关系,更适用于城市层面,所以重点回顾了自下而上模型研究的最新进展。针对统计、物理、混合等3种主要的自下而上模型,分别从研究方法、模拟工具、数据获取、优缺点等方面展开评述,并对未来的相关研究进行了展望。综述认为,未来物理模型依旧会是自下而上模型研究的主导,而混合模型的研究、公开可用的数据库建立、跨学科的研究方法融合会进一步促进该领域研究的发展。

考虑跨省交易能耗评估的区域节能电力市场与随机规划购电模型

在区域共同电力市场环境下,考虑跨省交易的能耗评估提出了区域节能市场模式以及该模式下的省级电网随机规划购电模型,将节能降耗工作的开展从省内市场扩展到了区域市场。首先,构建了区域节能市场交易模式。其具体包括区域市场跨省交易的基本流程、省级电网跨省售电能耗水平的申报方法、跨省交易边际能耗水平的确定方法以及跨省交易节能效益评估指标。然后,在所建的区域节能市场模式下,考虑跨省交易电力与电量确定的函数关系以及市场电价、绿色能源生产、负荷需求等随机因素,构建了考虑跨省交易能耗评估的省级电网随机规划购电模型。最后,算例仿真表明了所提的区域节能市场与购电模型的有效性。

区域综合能源系统需求侧能耗模型建立与探索——以富平区域综合能源示范项目为例

目前大多数的综合能源系统都沿用供应侧规划的思路,容易出现高估各项负荷的问题。需求侧能源规划更加环保节能。在区域综合能源系统中采用需求侧规划,则对区域内的能耗统计与预测成为关键。以富平区域综合能源示范项目为例,从需求侧的角度出发,分析了典型企业生产过程中不同工艺的能耗情况;基于能量守恒定律,以工艺参数为变量构建了生产过程能耗预测模型。与实际能耗数据的对比结果显示模型具有较高的精度。本文工作对综合能源系统需求侧规划提供了理论参考依据。

基于能耗监测数据的校园建筑贝叶斯能耗预测模型

对于建筑类型众多、用能规律复杂的校园建筑群,建立区域能耗模型是分析其能源使用情况的高效途径。自下而上的区域能耗模型不仅可以实现对区域内建筑能耗的预测,还可以评估新技术与新能源的节能情况,其建模方法目前普遍基于面积扩展的方式。提出了一种基于能耗监测数据的贝叶斯能耗预测方法,对寒冷地区某高校建筑群分别建立了简单面积扩展预测模型和贝叶斯能耗预测模型。以混合类科研建筑为例,面积扩展模型月误差在-30%~-7%之间,而贝叶斯模型月误差在-5%~15%之间,月误差绝对值明显降低。贝叶斯能耗预测模型对校园建筑群总能耗的预测月误差在-2%~6%之间,年误差仅为1.07%。

电石炉区域能量分配模型研究

利用Factsage软件对电石炉内可能发生的化学反应的热力学数据进行计算,根据物理化学变化设定临界约束条件,将电石炉划分为炉料区、反应区、熔融滴落区和熔池区4个区域,在此基础上对碳化钙的生成机理做了探讨,对原料带入的杂质引起能耗的变化进行了分析,对各区域的能量利用分配进行了计算,结果显示,电石炉4个区域的电耗分别占供入总能量的14.46%、12.40%、13.54%和43.21%,电石炉能量损耗占16.38%,从而明确了电能在不同区域的利用价值。

基于能耗视角的区域运输系统演化机理

从能耗视角出发,针对区域运输系统演化机理进行研究。运用自组织理论和方法,建立了基于哈肯模型的区域运输系统演化方程。利用无残差分析法对运输系统能耗因素贡献率进行分析,发现运输结构比例和能源强度对系统能耗变化贡献较大。应用区域运输系统演化模型,以中国16个省市运输业为样本进行研究,结果表明,运输结构能耗系数是区域运输系统演化的序参量。为降低区域运输系统能耗,应不断优化运输结构,努力降低交通工具的能耗,以及提高运输组织管理水平。

基于经济利益的区域能耗责任研究

我国区域间存在广泛而密切的经济关系。任何一个区域的能源消耗既满足了本地区的生产和生活需要,同时又支撑了其他地区的经济活动。科学、公平地核算区域能耗责任不仅有助于识别各区域对全国能耗的贡献,也有利于制定有效的跨区域能源政策。由于各类经济主体使用能源的动机是为了获得各种经济利益,因此利益原则被普遍认为是能耗责任核算的基本原则。不过,利益原则的具体含义并不是单一的。根据经济利益的类型,利益原则可区分为生产原则、收入原则、消费原则等三种基本原则及由它们衍生出来的收入加权原则、消费加权原则、综合利益原则及加权综合利益原则等四种共担责任原则。鉴于多区域投入产出(MRIO)模型是刻画各区域之间深刻的经济关联和各种经济利益的有力工具,本文基于MRIO模型建立了各种利益原则下的区域能耗责任核算框架,并将之用于分析中国的省际能源效率和能耗责任。结果表明:不同省份同一产业的能源效率差异显著。各省在不同原则下的能源效率和能耗责任也都具有显著差异。不过,不管采用哪种原则,传统能源密集型产业比重较大的省份(如宁夏、贵州、青海、山西和内蒙古)总是具有较低的能源效率,而一些沿海省份(如浙江、北京、广东、上海、江苏等)的能源效率总是较高。同时,经济规模较大的省份(如广东、江苏、山东)总是具有较大的能耗责任,而经济规模较小的省份(如海南、宁夏、青海)总是具有较小的能耗责任。这些发现具有丰富的政策含义:1宁夏、贵州、青海、山西、内蒙古、新疆、甘肃和云南等能源密集型产业比重较大的省份,以及河北、湖北、湖南、广西等生产责任大于其他责任的省份,其节能的重点在于优化生产方式。2北京、天津、吉林、上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、广东、重庆、四川等消费责任或消费加权责任相对于其他责任较大的省份,其节能政策重点在于优化消费模式并尽可能从能源效率更高的地区调入同类产品。3黑龙江、海南、山东、陕西、辽宁、河南等收入责任或收入加权责任相对其他责任较大的地区,应在积极优化生产方式的同时更多的向能源效率更高的地区调出产品。当然,无论那个区域的节能战略都应包含生产、流通、消费等多个领域的措施,只不过它们的侧重点不同而已。同时,我国还需要努力打破地方贸易壁垒,形成统一的国内市场,使各地区能通过公平竞争充分发挥自己的比较优势,促进跨区域的产业结构优化。

北方城镇集中供热能耗及其朴素贝叶斯模型分析与实证

依据我国北方集中供热区域典型省市5060个不同规模热源的供热能耗数据,采用朴素贝叶斯模型建立了城市尺度的建筑集中供热能耗强度分析模型。基于统计年鉴公开数据,对涉及北方地区建筑集中供热能耗的主要统计指标进行了分类,系统分析了数据指标的平衡公式、统计范围、数据口径、有效年份、数据完整性等。通过对比2项研究结果与清华大学发布的建筑集中供热能耗强度数据,建议将用贝叶斯模型分析方法得到的各城市建筑集中供热能耗强度作为供热能耗强度的代表值。

区域消费信贷对农村低能耗产品消费的影响研究——以家电产品为例

我国农村低能耗产品消费发展迅速,尤其是在新兴家电产品领域。研究表明,"家电下乡""节能家电补贴"等政策持续支持家电消费作用有限,消费信贷能够提高农民收入水平,从而促进低能耗产品消费。本文通过1995～2016年我国26个省份面板数据进行Logistic扩散模型回归,结果表明:区域消费信贷对洗衣机、冰箱、电视机、空调和计算机等五类低能耗产品消费具有正向影响,其中影响程度最大是计算机。此外,家庭负担系数对低能耗产品消费具有抑制作用。基于此提出大力发展农村低能耗产品消费信贷、转家电补贴为区域消费信贷优惠、积极倡导低能耗产品信用消费等建议。

中国城市居民收入和储蓄增长对家庭能耗碳排放的区域异质性及政策应对

估计和预测城市居民收入变化对家庭能源消费碳排放的影响,对城市家庭消费部门构建低碳能源供应体系,应对气候变化具有重要意义。论文首先估计了中国284个地级以上城市的家庭三类能源消费的直接碳排放量,建立了面板固定效应模型来识别城市家庭能耗碳排放增长和变化的驱动因素。研究结果表明:城市居民收入的快速增长与储蓄水平的提高对于家庭碳排放有显著影响;城市家庭收入和储蓄的增加会抑制家庭燃气碳排放的产生,但对于城市家庭用电碳排放和城市家庭采暖碳排放,则表现出显著的推动作用。此外,研究还发现了家庭碳排放的影响因素存在显著的区域异质性。

间接连接区域供暖系统控制策略及能耗分析

基于质量和能量守恒定律,建立了包括循环水泵和调节阀模型的间接连接区域供暖系统动态模型。利用该模型,模拟分析了室外温度、太阳辐射和室内得热量对系统水温和室温的影响。以一周的实际气象参数为外扰,模拟分析了采用5种不同控制策略时系统的运行及能耗状况。结果表明:调节锅炉燃料量控制锅炉供水温度与调节一次网和散热器流量联合控制时,对室温的控制精度最佳;调节锅炉燃料量控制锅炉供水温度与调节一次网循环流量联合控制室温时,系统能耗最小;当一次网采用变速循环水泵时,节电效果显著。

基于改进Petri网的区域综合能源系统能耗建模及优化运行分析

区域综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际运行中往往难以确定最优的供能方式。从能耗分析的基本原理出发,结合带时间约束的模糊有色Petri网特定的建模原则,提出一种区域综合能源系统能耗优化推理模型。该模型在满足负荷需求和基本运行条件下,从综合能源系统运行成本、污染物排放量和一次能源消耗量3个方面对系统供能路径进行优化,通过对系统进行能耗仿真分析,从而得到不同需求场景下的最优供能方式。最后以某实际区域综合能源系统为例,验证了所建模型的有效性和实用性。

某区域供暖系统控制策略模拟及能耗分析

基于质量和能量守恒定律,创建包括热源、换热器及用户的间接连接区域供暖系统动态数学模型。应用该模型,模拟分析理想和实际工况下系统的动态响应及室外温度与锅炉出口温度及二次供水温度等的关系。以2天的实际气象参数为外扰,仿真分析了采用3种不同控制策略时系统的运行及能耗状况。结果表明,采用二次网平均温度调节一次网流量时可节热14%,以室温为信号补偿控制一次网流量时,室温控制精度最佳。

基于情景分析法的辽东湾新区区域建筑节能减排潜力预测研究

目的为实现新区规划阶段区域建筑节能减排,对辽东湾新区区域建筑节能及CO_(2)减排潜力预测进行研究。方法采用情景分析方法,建立LEAP-Liaobin模型,在基准情景和区域能源规划情景中预测能源消费和CO_(2)排放。建立ARIMA(1,1,1)模型和Logistic模型并引入LEAP模型中的经济模块和人口模块。修正LEAP模型数据库,根据我国燃料热值计算基于燃料单位质量的碳排放质量系数。结果区域能源规划情景与基准情景相比,2030年一次能源消费减少3.5 PJ,2010至2030年累计减少67 PJ。2010至2030年CO_(2)排放总量下降7.17×10^(5) t,能耗和CO_(2)排放分别降低了79%和45%。结论在新区规划阶段对节能减排潜力进行准确预测能够有效实现区域建筑节能减排。修正模型提高了预测GDP、人口数量和碳排放量的准确性。

间接连接区域热水供暖系统特性及控制策略仿真

应用质量和能量守恒定律,创建间接连接热水区域供暖系统动态模型。通过仿真,分析系统补水率、散热器及换热器面积、室外温度、太阳辐射、室内得热、散热器循环流量和供水温度对系统和用户运行的影响。根据燃料控制器及温度控制器不同配置,仿真及分析了6种控制策略运行和能耗情况。控制仿真显示,基于用户侧的控制策略可实现系统节能及用户热舒适性双赢目标。

家用空调器能耗影响因素仿真研究

随着人们生活水平的提高,大量住宅空调被人们越来越广泛的使用,这不仅消耗了大量电能,而且给我国夏季电力供应带来了越来越大的压力。因此本文通过对某一特定空调区域能耗的仿真分析,研究了不同的设定温度、围护结构、换气次数和送风温度对空调能耗的影响。

终端区域内航空器排放主动监测技术研究

航空器在终端区域排放量的监测与核定技术是建设航空排放监管体系的需要,也是应对国际航空碳排放税的重要支撑技术。根据航空器性能数据及机场大气环境参数建立覆盖整个机场终端区域的航空器能耗计算模型,利用航空器实时轨迹数据实现对航空器排放的实时、主动监测。通过应用机载快速存取记录(QAR,quickly access record)数据对模型验证表明,所提出的航空器能耗计算模型可根据航空器的轨迹数据有效地估算航空器排放量。新航空器能耗计算模型对终端区域内的航空器排放具有主动监测能力。

区域客运交通能源消费量预测方法研究

为探索区域内交通行业实施节能减排及低碳化发展的路径和措施,评估区域内交通行业的节能潜力,需要对将来某一时点区域交通能源消费量进行预测,文章针对区域客运交通能源消费量的预测方法进行了研究。计算过程中关键的数据基础在于区域客运周转量与交通工具单位能耗,文章构建了一个简单规范的自上而下模型用于预测区域客运周转量;在确定各交通工具的单位能耗时,考虑了在同一种交通工具中使用不同燃料的比例,并以线性复合的方式得出了每种交通工具的复合单位能耗,基于此,可计算出区域客运交通能源消费量。以预测2020年中新广州知识城客运能源消费量为例对计算过程进行具体说明,计算结果显示,2020年知识城客运交通能源消费总量约为5.27万t标准煤。

区域供冷系统能耗模型及能效分析

以某区域供冷系统为研究对象,建立冷源、输配系统(冷水、冷却水输配系统)、冷却塔的能耗模型,用于模拟区域供冷系统的能耗。在确定制冷机组运行策略、输配系统运行方式的基础上,分别对冷水供水温度为6、7℃,冷水二级泵定流量、变流量运行时区域供冷系统的能耗及当量热力系数进行模拟计算。当冷水供水温度为7℃、冷水二级泵变流量运行时,区域供冷系统的当量热力系数最高。

基于Matlab的家用空调系统仿真研究

随着人们生活水平的提高,空调被人们越来越广泛的使用,这导致住宅能耗越来越大。因此本文通过对某一空调区域能耗的仿真分析,利用特征值法研究了四种因素对家用空调器能耗影响的大小,得出了降低能耗的基本途径。