办公建筑内部负荷扰量特性分析与叠加机理研究

由于传统建筑负荷的设计计算依赖于面积指标的估算方法，没有考虑建筑内部负荷扰量的随机性特征，从而导致空调设备的体量普遍存在因选型偏大而带来的运行能效偏低的问题。本课题针对采用空调系统的办公建筑，从人员、设备、灯具等建筑内部的负荷扰量角度出发，建立了描述内部负荷扰量的参数指标和数学分布，形成了内扰负荷随机变化特性的数学描述方法。在影响建筑负荷的多个影响因素中，通过主成分聚类分析的方法，确定了办公建筑内以人员为代表的室内热源对建筑负荷的影响占主导作用，该类负荷的时变性显现出“双峰分布”的特点。据此以时间为自变量建立了人员负荷、设备负荷和灯具负荷的分段回归式。基于对室内人员、设备数量的调研与统计，提出了人员在室率的指标，建立了马尔科夫转移矩阵的数学模型对人员、设备负荷变化的随机性特点进行描述。本课题基于随机方法建立了以人员在室率为核心的一系列数学描写构建起的内扰直接能耗预测模型和内部负荷扰量叠加模型，可使办公设备引起的直接能耗预测结果与实际耗电量的平均误差率控制在5%以内，可使办公建筑的设计冷负荷与实测最大供冷量之间的误差控制在10%以内，有效提高了办公能耗预测和办公建筑负荷设计的准确性。 2100433B

由于传统的设计方法不适用于描述建筑内部负荷的随机性特点，故对内部负荷扰量特性分析和叠加机理进行研究，可改变设计负荷普遍偏大的现状，提高建筑能源系统运行效率，具有重要意义。本课题通过对办公建筑能耗的敏感性分析，确定内部负荷的影响因素；基于时间和空间的热量平衡关系，建立针对建筑内部负荷扰量变化规律的评价指标；结合对调研建筑样本的统计，研究负荷扰量的特征参数；建立描述内部负荷随机性的数学模型，应用随机数学的求解方法，探索负荷变量出现和变化规律；依照内部负荷因素的关联性，采用可靠性分析方法，揭示内部负荷的叠加机理。本课题将形成分析办公建筑内部负荷的基础理论和负荷设计方法，为进一步优化节能建筑的设计理念提供理论依据。

电压闪变是供电系统主要的电能质量污染之一，国标《电能质量电压波动和闪变》(GBl2326-2000)只规定了闪变的限值和测试方法，已有的研究集中于电压信号分析、闪变值计算和检测装置等方面，尚未见干扰负荷的危害评估及干扰定位的应用报道。闪变通常被认为是一系列正弦信号对基波电压的调制作用，但实际电网中却大量存在着非平稳性的闪变现象，这种数学模型的局限性限制了闪变机理的深入分析；绝大多数研究工作也仅研究电压信号，忽视了干扰负荷的运行特性分析；目前尚未能够衡量负荷对供电系统的闪变干扰强度，也无法在有背景闪变干扰的情况下搜索存在的干扰负荷、比较负荷干扰的大小，这些都限制了闪变治理工作的有效开展。本项目拟使用小波分析提取干扰负荷电压、电流中包含的非平稳特征量，研究闪变干扰负荷的运行特性，定义背景干扰和负荷对供电系统的干扰强度，获得闪变干扰源搜索定位的工程方法，具有很好的工程实用价值。 2100433B

负荷特性是指电力负荷从电力系统的电源吸取的有功功率和无功功率随负荷端点的电压及系统频率变化而改变的规律。

电力负荷是电力系统的重要组成部分，它作为电能的消耗者对电力系统的分析、设计与控制有着重要影响。人们提出了大量的负荷模型，包括静态负荷模型、机理动态负荷模型、非机理动态负荷模型。同时，也不断积累了不少实测参数。建立一个负荷特性数据库，能够很方便地对历史数据进行各种查询以及调用，便于从一个整体、长期的范围来对负荷特性进行比较、分析、综合和应用。

从负荷建模系统对数据库的要求而言，该负荷特性数据库必须安全可靠并且易于使用，要求提供大容量的数据仓库，支持大容量的数据调用且迅速，另外，在与其它数据库的连接、操作系统的适应上应该更具有广泛性。鉴于此，该软件和数据库分别是用Visual Basic 6.0和SQL Server来进行开发研制的。Visual Basic是一个可视化、面向对象的快速应用程序开发工具，具有强大的图形、图像处理功能，拥有强大的数据库功能。SQL Server有着很好的易用性、可伸缩性和可靠性等等，这种关系型数据库管理系统能够满足各种类型的企业客户和独立软件供应商构建应用程序的需要。在江苏电网以及河南电网的负荷特性数据库的建立和应用项目中，通过实践证明，该负荷特性数据库能够满足工程要求 。

为了进一步加深对负荷特性的了解，摸清各地区负荷特性的现状，把握负荷特性变化的规律和发展趋势，国家电力公司组织各网省电为公司全面、系统收集有关负荷特性资料，同对选取华东、渐江、湖北、四川四个电网和北京、上海、南京、福州、兰州、长沙、南宁、大连等八个城市进行负荷特性的调研分析试点工作。在此基础上，对我国负荷特性进行了全面的分析和预测。本书是对以上工作成果的系统综合。

本书是我国第一本有关负荷特性的权威书籍，具有极高实用性和指导性。本书可作为各电力企业市场分析预测、规划计划和市场营销等方面工作者的主要工具书和参考书，也可作为各研究部门和高等院校师生的主要工具书和参考书。