高校宿舍不同建筑楼层的季节性能耗特征差异及电价策略设计

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建筑能耗是社会总能耗的重要组成部分,是节能减排的重点关注对象。高校建筑是建筑的基本类型之一,而其单位面积能耗高于全国平均水平,具有巨大的节能潜力,尤其对于人员集中、能耗量大的宿舍楼,研究其建筑能耗具有重要意义。然而,建筑楼层与季节性能耗的研究在理论和实践层面均未得到重视,季节性能耗的计算方法存在地域气候局限性,高校用能管理制度也并未考虑建筑楼层引起的用电差异。基于此,本文分析高校宿舍不同建筑楼层的季节性能耗特征差异,并提出相应的宿舍电价策略,为高校建筑节能工作提供帮助。本文研究内容主要包括三个方面:首先,以气候因素为核心拆分季节性能耗与基础能耗。收集高校宿舍两年的逐日用电数据,与气象参数组成大型面板数据集,基于能耗五参数模型,将宿舍总能耗拆分为季节性能耗与基础能耗,通过案例研究验证方法合理性。其次,研究不同建筑楼层的宿舍季节性能耗特征与变动情况。分析季节性能耗差异形成的机制,并将楼层能耗差异量化分解为温度敏感点、温度弹性系数、每日基础能耗三个差异部分,并且,分析了性别因素对上述结果的异质性影响。最后,提出考虑楼层能耗差异的电价策略。以价格歧视为理论基础,按不同计费方式、不同平衡差异的手段提出四种方案,以价格手段平衡楼层差异,同时激发建筑节能潜力。研究发现:(1)本文提出了适用于所有气候区的能耗拆分方法,将采暖或制冷行为使得用电量突增的部分定义为季节性能耗(采暖能耗与制冷能耗),剩余部分为基础能耗,案例研究的季节性能耗拆分结果合理。(2)年度总能耗随楼层上升而增加。中间层采暖弹性系数显著较低,温度弹性系数随楼层升高,从而采暖能耗中间层较低、底层其次,顶层最高;高层的制冷温度敏感点较低,而温度弹性系数高,从而高楼层的制冷能耗均显著高于低楼层,最大差异达130.40%;每日基础能耗差异较小,基础能耗顶层较低,底层与中间层没有显著差异。(3)分解了不同楼层的季节性能耗差异,相比每日基础能耗,季节性温度敏感点和弹性系数形成的差异是不同楼层季节性能耗差异的主要部分。(4)性别差异不会改变上述季节性能耗特征,但男生宿舍的制冷能耗与年度总能耗显著高于女生宿舍。(5)基于价格歧视理论,在固定电价计费方式与阶梯电价计费方式下,提出以用电补贴或以电价平衡楼层用电差异的不同方案。以价格手段平衡不同建筑楼层之间的电费差异,保证公平性并激励用户节约电能。
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