Phân tích quy mô lớn về cải tạo năng lượng của các tòa nhà dân cư và tác động của chúng lên lưới điện sử dụng mô hình UBEM đã được xác thực

Phân tích quy mô lớn về cải tạo năng lượng của các tòa nhà dân cư và tác động của chúng lên lưới điện sử dụng mô hình UBEM đã được xác thực

Analysis of large-scale energy retrofit of residential buildings and their impact on the electricity grid using a validated UBEM

SHARE COMMENTS

1 – GIỚI THIỆU

Để đánh giá tác động của các kịch bản cải tạo năng lượng khác nhau đối với ngành xây dựng dân cư, nghiên cứu này đã phát triển một mô hình năng lượng tòa nhà đô thị (UBEM) từ dữ liệu mở, được hiệu chỉnh bằng chứng chỉ hiệu suất năng lượng (EPCs) và xác thực bằng dữ liệu đo lường tiêu thụ điện hàng giờ. UBEM đã được hiệu chỉnh và xác thực này được sử dụng để triển khai các kịch bản cải tạo năng lượng và cải thiện hiệu suất năng lượng cho thành phố Varberg, Thụy Điển. Ngoài ra, các hậu quả có thể xảy ra của các kịch bản này đối với lưới điện cũng được đánh giá trong nghiên cứu này. Kết quả cho thấy đối với UBEM đã hiệu chỉnh, MAPE của năng lượng mô phỏng so với năng lượng cung cấp cho các tòa nhà là 26%. Mặc dù mô hình đã được hiệu chỉnh dựa trên các giá trị hàng năm từ một số tòa nhà có EPCs, việc xác thực đảm bảo rằng nó có thể tạo ra kết quả đáng tin cậy cho các mức độ không gian và thời gian khác nhau so với mức độ đã được hiệu chỉnh. Hơn nữa, việc xác thực đã chứng minh rằng tổng hợp không gian trên toàn thành phố và tổng hợp thời gian trong năm có thể cải thiện đáng kể kết quả. Việc triển khai các kịch bản cải tạo năng lượng sử dụng UBEM đã hiệu chỉnh và xác thực dẫn đến giảm 43% năng lượng tiêu thụ trong các tòa nhà dân cư được cải tạo theo tiêu chuẩn Nhà Thụ động. Nếu điều này được kết hợp với sản xuất năng lượng mặt trời tại chỗ, ngoại trừ các khu vực đông dân cư của thành phố, có thể đạt được các khu vực năng lượng gần như bằng không (và trong một số trường hợp là dương tính). Kết quả mô phỏng lưới điện và phân tích luồng điện cho mạng phân phối điện áp thấp được chọn chỉ ra rằng việc cải tạo năng lượng của các tòa nhà có thể dẫn đến tăng điện áp tối đa 7%. Điều này đặc biệt cho thấy có khả năng xảy ra tình trạng quá áp khi sản xuất và sử dụng điện không cân bằng hoàn hảo.

2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG

Hệ thống được mô hình hóa trong nghiên cứu này là mô hình năng lượng tòa nhà đô thị (UBEM) dựa trên dữ liệu mở và được hiệu chỉnh bằng chứng chỉ hiệu suất năng lượng (EPCs). Mô hình này nhằm mục đích cải thiện hiệu suất năng lượng của thành phố Varberg, Thụy Điển, thông qua các kịch bản cải tạo năng lượng. UBEM được sử dụng để mô phỏng các kịch bản cải tạo và đánh giá tác động của chúng lên lưới điện. Hệ thống lưới điện được phân tích bao gồm mạng lưới phân phối điện áp thấp và các kịch bản năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời tại chỗ.

3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

– Phát triển và hiệu chỉnh UBEM từ dữ liệu mở và EPCs.

– Xác thực UBEM bằng dữ liệu đo lường tiêu thụ điện hàng giờ.

– Triển khai các kịch bản cải tạo năng lượng và đánh giá tác động của chúng lên hiệu suất năng lượng của thành phố Varberg.

– Phân tích hậu quả của các kịch bản cải tạo năng lượng đối với lưới điện, bao gồm mô phỏng lưới điện và phân tích luồng điện.

4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả nghiên cứu cho thấy UBEM đã hiệu chỉnh có MAPE là 26%, cho thấy độ chính xác cao của mô hình trong việc mô phỏng năng lượng tiêu thụ. Các kịch bản cải tạo năng lượng dẫn đến giảm 43% năng lượng tiêu thụ trong các tòa nhà dân cư được cải tạo theo tiêu chuẩn Nhà Thụ động. Việc kết hợp sản xuất năng lượng mặt trời tại chỗ có thể đạt được các khu vực năng lượng gần như bằng không hoặc dương tính trong một số trường hợp. Mô phỏng lưới điện chỉ ra rằng cải tạo năng lượng có thể làm tăng điện áp tối đa 7%, đặc biệt khi sản xuất và sử dụng điện không cân bằng.

5 – KẾT LUẬN