本书围绕PEDF系统的优化运行开展相关研究。首先,探究以综合效益最大为目标的PEDF系统电能优化与容量配置方法。进一步研究PEDF由独立的单体建筑转换为集成共享用能、产能、蓄能多功能体的协同运行方法。一方面,从多主体共享的角度,以兼顾供给侧与共享侧的效益最大化为目标,构建PEDF建筑群(multiple Photovoltaic, Energy storage, Direct current, Flexible building power system, mPEDF)的共享成本分摊模型和收益分配策略。另一方面,从多种类共享的角度,建立基于多选址因素PEDF决策模型,结合选址结果提出兼顾共享电动汽车充电服务的PEDF(shared Photovoltaic, Energy storage, Direct current, Flexible building power system, sPEDF)优化运行方法。本书为PEDF在单体建筑及其在多元共享下的协同优化提供科学依据,为工程实践中PEDF系统规划与设计提供重要理论参考。
前 言光储直柔建筑电力系统(Photovoltaic, Energy storage, Direct current, Flexible building power system, PEDF)是建筑领域实现“双碳”目标的重要措施之一,建立微电网则是消纳新能源、解决光伏发电的间歇性问题的有效工具。本书主要分为两个部分:第一部分(第一章至第四章)是对光储直柔系统及其在节能减排、绿色低碳发展方面的新技术与新理念进行了综合探讨和科普。首先,对光储直柔系统进行了综合概述,包括光储直柔系统的构建,通过集成光伏发电、储能、直流配电和柔性用电技术,提升建筑能源自给能力和电网互动性,助力实现”双碳”目标。同时,探讨了微电网技术作为智能配电网的重要组成部分,对促进节能减排和能源的可持续发展起着关键作用。进一步,讨论了被动式与主动式建筑的概念,其中被动式建筑侧重于通过优化设计和材料使用减少对传统能源的依赖,而主动式建筑则通过集成先进科技和智能系统,主动响应环境变化,优化能源使用并提升居住舒适度。展示了被动式、主动式建筑理念和光储直柔技术在实际应用中的成效,为建筑行业向绿色低碳转型提供了有效的信息和指导。然而,目前将建筑特性与微网优化运行相结合的优化研究还不充分,建筑的能源利用效率低、建设成本高等问题导致PEDF难以进一步推广与发展,因此有必要引入新的模型与算法、从新的视角对PEDF的优化问题进行研究和探讨。第二部分(第五章至第十章)围绕光储直柔系统的优化运行开展了深入研究。首先,探究以综合效益最大为目标的PEDF系统电能优化与容量配置方法。进一步研究PEDF由独立的单体建筑转换为集成共享用能、产能、蓄能多功能体的协同运行方法。一方面,从多主体共享的角度,以兼顾供给侧与共享侧的效益最大化为目标,构建PEDF建筑群(multiple Photovoltaic, Energy storage, Direct current, Flexible building power system, mPEDF)的共享成本分摊模型和收益分配策略。另一方面,从多种类共享的角度,建立基于多选址因素PEDF决策模型,结合选址结果提出兼顾共享电动汽车充电服务的PEDF(shared Photovoltaic, Energy storage, Direct current, Flexible building power system, sPEDF)优化运行方法。本书为PEDF在单体建筑及其在多元共享下的协同优化提供科学依据,并且以几项相关工程进行了技术分析与总结,为工程实践中PEDF系统规划与设计提供重要理论参考。本书第二部分完成了以下研究工作:(1)搭建了PEDF系统数学模型,为优化运行策略提供分析研究基础。通过解析PEDF系统的柔性调控机制,建立单体PEDF系统优化运行模型、低压直流运行模型,提出多元共享的mPEDF、sPEDF的联合优化模型与方法,通过对比分析验证了优化模型的性能提升效果。(2)提出了单个PEDF系统的资源优化调度与配置方法,提高其新能源利用效率与系统增量效益,减少增量成本。探讨在多日照、季节属性场景下的PEDF系统智慧用能策略,从而实现降低整体建筑能耗,达到节能减排效果,提升建筑室内舒适度。(3)提出了基于数据包络分析方法的建筑微电网点对点能源交易方法,减少每个用户的所产生的费用。在mPEDF建筑群中实现能源共享与互补,进一步吸引更多的用户参与点对点能源交易,形成绿色减碳的良性循环。(4)构建了兼顾供给侧与共享侧效益*优的sPEDF系统规划选址方法与建筑微网协同优化运行方案,提高sPEDF系统的能源利用效率,促进可再生能源的就地消纳。利用建筑富余的电能为其他电动汽车用户提供共享充电服务,实现供给侧与共享侧的“共赢”。(5)已实施的工程应用及展望。基于本书研究内容,目前已进行了某展馆的概念设计方案以及某市充电基础设施规划选址方案,并对未来可重点发展的滨水PEDF建筑进行了展望。